Thermochemical Equilibrium Model of Synthetic Natural Gas Production from Coal Gasification Using Aspen Plus

Barrera, Rolando; Salazar, Carlos Johnny Portilla; Pérez, Juan F.

doi:10.1155/2014/192057

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“…Tomando como referencia reportes de la literatura [1][2]12], se definió el diagrama del proceso para la producción de un syngas útil para producir combustibles líquidos y/o productos químicos a partir de la gasificación en lecho arrastrado de biomasa, Figura 1. Para el proceso seleccionado, se desarrolló un modelo en equilibrio termodinámico mediante el software Aspen Plus, el cual se validó a partir de datos experimentales reportados en la literatura.…”

Section: Metodologíaunclassified

“…Para el software Aspen Plus, la biomasa se considera un compuesto "no convencional", por lo tanto para simular el proceso de gasificación usando los algoritmos y subrutinas incluidas por defecto en el software, es necesario descomponerla en compuestos reactivos (de acuerdo a su análisis próximo y análisis último) antes de ingresarla al gasificador. Para tal efecto se utiliza un reactor de rendimiento (bloque R-YIELD) con ayuda de subrutinas en FORTRAN [12,18]. En la Figura 3 se muestra el modelo utilizado para simular el proceso de gasificación.…”

Section: Descripción Del Modelounclassified

“…En el reactor agua-gas, el syngas reacciona con vapor (reacción (R1)) para ajustar la relación H 2 /CO del syngas al valor deseado (1 para producción de productos químicos, 2 para la producción de combustibles líquidos, 3 para la producción de gas natural sustituto) [1,12]. En ocasiones, dependiendo de la relación H 2 /CO del syngas y la relación final deseada, puede ser necesario realizar una derivación (bypass) de la corriente gaseosa antes de que ésta ingrese al reactor agua-gas y luego mezclar la corriente que no ingresó al reactor con la corriente de salida de éste [1,12,31].…”

Section: Descripción Del Modelounclassified

“…La corriente GAS proveniente de la etapa de limpieza y acondicionamiento se lleva a un divisor de corriente (bloque WGSPLIT, Figura 5) donde se divide la corriente gaseosa en la proporción deseada (de acuerdo a [1,12,32,33], entre un 10% y un 70% de la corriente debe pasar por el reactor agua-gas). La corriente WGSRIN se lleva a un reactor de equilibrio (bloque WGSR, Figura 5) donde reacciona con la corriente de vapor STEAM de acuerdo a la reacción (R1), cuyo flujo se determina de acuerdo a la relación H 2 /CO deseada al final del proceso.…”

Section: Descripción Del Modelounclassified

“…Como dato interesante observaron que al aumentar la proporción de biomasa en la mezcla disminuyen tanto la producción de H 2 como la eficiencia energética del proceso. Barrera et al [12] desarrollaron un modelo para evaluar la producción de Gas Natural Sustituto (SNG) a partir de la gasificación de carbón en lecho arrastrado. Analizaron el uso de diferentes tipos de carbón mediante dos tecnologías de alimentación: seco y húmedo a partir del análisis de eficiencias energéticas, potencia y calidad del SNG obtenido.…”

Section: Introductionunclassified

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Gasificación de madera para la obtención de un syngas útil en la producción de biocombustibles y/o productos químicos

Hernández

Bayer

Zapata

2017

rev.ion

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ResumenEn el presente trabajo se desarrolló un modelo en equilibrio que permite simular el proceso de producción de un syngas útil para la obtención de biocombustibles líquidos y/o productos químicos mediante gasificación en lecho arrastrado. El proceso fue modelado mediante el software Aspen Plus, considerando las etapas de pretratamiento y acondicionamiento de la biomasa (secado, torrefacción y molienda), gasificación en lecho arrastrado, limpieza y acondicionamiento del syngas producido, y ajuste de la relación H 2 /CO, adicionalmente se modela la Unidad de Separación de Aire (ASU) para la producción de oxígeno como agente gasificante. La validación del modelo se realizó a partir de datos experimentales reportados en la literatura, mediante el análisis de los errores relativos para las variables de interés: relación H 2 /CO, poder calorífico inferior (LHV, de sus siglas en inglés Lower Heating Value) y eficiencia en frío, obteniendo errores de 7,8%, 11,8% y 8,8%, respectivamente. Adicionalmente, se evaluó la sensibilidad del modelo para predecir el efecto de variables de proceso como la temperatura de torrefacción y la relación equivalente sobre las variables respuesta H 2 /CO y LHV, obteniendo con el modelo tendencias similares a las reportadas en la literatura bajo diferentes condiciones de operación, lo cual muestra que el modelo es sensible a cambios en los parámetros del proceso. Por tanto, se considera que el modelo desarrollado es una herramienta computacional útil para realizar análisis de sensibilidad en procesos de producción de biocombustibles líquidos y/o productos químicos a partir de gasificación de biomasa en lecho arrastrado. Palabras clave: gasificación en lecho arrastrado, Aspen Plus, biocombustibles líquidos, biomasa, syngas.Abstract A model to simulate the entrained flow gasification process to produce a syngas useful in the synthesis of liquid biofuels and/or chemicals was developed. The model is simulated in Aspen Plus and includes the stages of: pretreatment and conditioning of biomass (drying, torrefaction and grinding), entrained flow gasification, cleaning and conditioning of syngas produced, adjustment of H 2 /CO relation, and an Air Separation Unit (ASU) for oxygen production as gasifying agent. The model validation was performed from experimental data reported in the literature, by analyzing the relative errors for the interest variables: H 2 /CO, lower heating value and cold gas efficiency, founding errors of 7.8%, 11.8% and 8.8% respectively. Additionally, the sensibility of the model to predict the effect of process variables as torrefaction temperature and equivalence ratio on response variables, showed similar tendencies to those found Cita: Suárez L, Pérez JF, Barrera R. Gasificación de madera para la obtención de un syngas útil en la producción de biocombustibles y/o productos químicos. rev.ion. 2017;30(1):57-71.

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Section: Metodologíaunclassified

Section: Descripción Del Modelounclassified

Section: Introductionunclassified

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Gasificación de madera para la obtención de un syngas útil en la producción de biocombustibles y/o productos químicos

Hernández

Bayer

Zapata

2017

rev.ion

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Process analysis of a two‐stage fluidized bed gasification system with and without pre‐drying of high‐water content coal

Han

Wang

et al. 2020

Can J Chem Eng

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In order to investigate the gasification performance of coal with high water content, a two‐stage fluidized bed gasification (TSFBG) system was systematically simulated by Aspen Plus to identify the effect of pre‐drying for coal with its initial water content varying from 10‐65 wt% on gasification performance, particularly energy efficiency. The results show that the energy efficiency based on lower heating value (LHV) (ηLHV) and higher heating value (HHV) (ηHHV) of feed coal are about 1.5%‐7% and 1.5%‐5% higher when coal is fed to the system directly without pre‐drying. For the TSFBG system, the higher the water content, the greater the energy efficiency reduction by pre‐drying. The analysis of energy allocations reveals that heat loss due to the pre‐drying of coal is mainly responsible for the decrease of energy efficiency in operations with pre‐drying. With an increase in the initial water content from 10 to 65 wt%, the ηLHV of the TSFBG system without the pre‐drying of coal using air/steam as gasification agent reaches its maximum of about 91% at an initial water content of 26 wt%. The ηLHV and ηHHV of the TSFBG system using oxygen/steam as gasification agent increases energy efficiency by about 1%‐2% compared to that using air/steam. For TSFBG using air/steam to gasify coal without the pre‐drying, the preferred initial water content of coal is below 50 wt%.

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Pyrolysis Kinetics Using TGA and Simulation of Gasification of the Microalga Botryococcus braunii

et al. 2019

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Thermochemical Equilibrium Model of Synthetic Natural Gas Production from Coal Gasification Using Aspen Plus

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Gasificación de madera para la obtención de un syngas útil en la producción de biocombustibles y/o productos químicos

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Process analysis of a two‐stage fluidized bed gasification system with and without pre‐drying of high‐water content coal

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