Modelado y simulación de pirólisis de residuos de sisal en régimen transitorio

Resumen

Este estudio presenta un modelo matemático transitorio capaz de predecir la producción de carbón en un proceso de pirólisis rápida a partir de un reactor de lecho fluidizado. El modelo fue desarrollado a partir de la descomposición térmica de una partícula de sisal y su solución dependía de datos no reportados en la literatura. El coeficiente convectivo del medio de reacción se encontró a partir de datos experimentales de la unidad piloto que implican calores dados y disipados por el sistema de reacción. La temperatura de la superficie de la partícula se midió en una nueva prueba de banco, en la que algunas partículas se transformaron por pirólisis a una temperatura de reacción fija. La temperatura de la superficie de un conjunto de partículas se midió en cada tiempo de reacción, así como sus diámetros y masas. La masa específica de partículas se midió con la ayuda de picnometría de gases, utilizando las partículas obtenidas en el experimento de temperatura de la superficie. A partir de los resultados de los diámetros y la masa específicos de las partículas, fue posible determinar sus capacidades caloríficas. El sistema de ecuaciones obtenido se resolvió en el entorno MATLAB, obteniendo perfiles de temperatura de superficie y masa de partículas durante toda la reacción. Los datos necesarios para calcular la masa de carbono teórica de una unidad piloto de pirólisis fue el diámetro de partícula obtenido de la simulación del modelo y las velocidades de partícula resultantes en el reactor obtenidas de un equilibrio de fuerza a partícula. El tiempo de residencia de partículas calculado fue de 35 s, y la masa de carbón calculada tuvo una discrepancia de 6.38% de los datos recopilados en la unidad de producción piloto. Estos resultados validan las propiedades, a lo largo de la reacción, de la partícula del residuo de sisal encontrada experimentalmente y mediante cálculos.