SUPERCRITICAL WATER OXIDATION Grupo A. Pareja 4. Jorge Fernández García Marcos Pascual Arribas

Índice Introducción. Cinética de la oxidación de metanol. Destrucción de resinas Oxidación del fenol catalizada con carbón Métodos de control de la corrosión. Bibliografía

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Introducción El agua supercrítica es un liquido a alta presión y temperatura. Oxida rápidamente compuestos orgánicos formando CO2 y H2O. En la reacción se generan sales inorgánicas insolubles que se depositan en el reactor produciendo problemas de corrosión.

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Cinética de la oxidación de metanol La reacciones transcurren a altas presiones y temperaturas. La interpretación cinética requiere un conocimiento preciso de la temperatura-tiempo de los reactivos y productos intermedios. Un claro ejemplo es la cinética de la pirolisis y la hidrólisis de metanol en agua supercrítica

Cinética de la oxidación de metanol Cinética de la pirolisis y la hidrólisis de metanol en agua supercrítica. Los experimentos se realizaron a 60 MPa en una celda con una alta presión y con un porcentaje del 10% de metanol y 90 moles de agua.

Cinética de la oxidación de metanol El agua desempeña un papel como donante de hidrógeno. La descomposición catalizada de metanol es mas lenta que con oxidación supercrítica del agua. Sus hipótesis es que tiene el metanol una conversión muy baja Esto podría llevar a cabo una serie de radicales libes o especies estables.

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Destrucción de resinas Se utiliza para sistemas de tratamiento de agua en las centrales nucleares. Se intenta minimizar la corrosión y la degradación de los componentes del sistema, así como eliminar los contaminantes radiactivos. En conducciones supercríticas, el agua actúa como medio no polar. El agua supercrítica presenta miscibilidad con el oxígeno. Por lo tanto el agua supercrítica es un medio adecuado para la oxidación de compuestos orgánicos líquidos.

Destrucción de resinas Se usa un co-combustible en agua supercrítica para aumentar la velocidad de degradación de compuestos orgánicos. Al aumentar la temperatura del medio de reacción, aumentan las tasas de degradación. Las tasas de degradación aumentan linealmente con la concentración de la alimentación. Se puede obtener mejores tasas de degradación mediante la modificación de tiempo de residencia a través de las tasas de flujo y variaciones de la velocidad de agitación.

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Oxidación de fenol catalizada con carbón activo El carbón activo se emplea como un nuevo catalizador en la oxidación de fenol con agua supercrítica. El 65% de oxígeno que llega al reactor se utiliza para la oxidación de fenol con catalizador, mientras que sólo el 39% si no hay carbón. No sólo los compuestos orgánicos, sino también el carbón se oxida. Se utiliza un reactor relleno de carbón activo en vez de un reactor tubular.

Oxidación de fenol catalizada con carbón activo Efecto de la adsorción sobre carbón activo Se determinaron las características de adsorción del carbón activo con agua supercrítica. La adsorción de fenol en el carbón activo es despreciable. Después de 2 horas, la concentración de fenol en el efluente fue el mismo que en la solución de alimentación

Oxidación de fenol catalizada con carbón activo Porcentaje de carbón activo oxidado. En esta gráfica se ve reflejado que el carbón activo no se oxida prácticamente en comparación con el fenol.

Oxidación de fenol catalizada con carbón activo Efectos catalíticos del carbón activo Con el tiempo, la eficiencia de oxidación disminuyó con la disminución del carbón activo en el reactor. Después de un tiempo la oxidación de fenol se estabiliza en un valor cercano al de en ausencia de catalizador. Está claro que la presencia de carbón activo mejora la descomposición de fenol.

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Métodos de control de la corrosión. Utilización de materiales de alta resistencia a la corrosión Es el más simple y básico medio de control de la corrosión. Las aleaciones de níquel son el material más común utilizado para una elevada temperatura y presión. Recubrimientos. Proteger de la corrosión al material estructural. Los recubrimientos pueden ser de metal o cerámicos. Transpiración en reactores refrigerados por la pared. Una película delgada y continua de agua limpia sobre la superficie de la pared del reactor.

Métodos de control de la corrosión. Adsorción / reacción fluidizada en fase sólida. Utiliza un lecho fluidizado de sólidos que funciona como una superficie de adsorción. Reactor de flujo circulante. Se trata de mover las especies corrosivas dentro del reactor Pre-naturalización. El uso de una base para pre-neutralizar la corriente de alimentación

Métodos de control de la corrosión. Inyección de la alimentación en frio. Los problemas de corrosión se encuentran en las especies agresivas, tales como halógenos o azufre presentes o liberados durante el precalentamiento Dilución de la alimentación con residuos no corrosivos. La corrosión depende de la cantidad de las especies agresivas presentes, al reducir la concentración de estas especies disminuye la corrosión. Dilución/refrigeración de efluentes. La adición de agua fría está concebida para redisolver al final del reactor sin obstruir la salida ni las tuberías de menor diámetro

Métodos de control de la corrosión. Optimización de las condiciones de operación del proceso. Implica la manipulación química del proceso para tener unas condiciones de operación con menor corrosión. Evitar elementos corrosivos en la alimentación. Evitar que la alimentación tenga especies corrosivas o sales. Pretratamiento para eliminar las especies corrosivas. En la alimentación podemos eliminar ciertas especies corrosivas con un tratamiento previo.

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Bibliografía F. Vogel, J. L. DiNaro Blanchard, P. A. Marrone, S. F. Rice, P. A. Webley, W. A. Peters, K. A. Smith, J. W. Tester. Critical review of kinetic data for the oxidation of methanol in supercritical water. J. of Supercritical Fluids 34,3, July 2005, 249-286 A. Leybros, A. Roubaud, P. Guichardon, O. Boutin. Ion exchange resins destruction in a stirred supercritical water oxidation reactor. . J. of Supercritical Fluids 51,3, January 2010, 369-375 Y. Matsumura, T. Urase, K. Yamamoto, T. Nunoura. Carbon catalyzed supercritical water oxidation of phenol. J. of Supercritical Fluids 22 (2002) 149–156. P. A. Marrone, G. T. Hongb, Corrosion control methods in supercritical water oxidation and gasification processes. J.l of Supercritical Fluids 51 (2009) 83–103.

Supercritical Water Oxidation Gracias por su atención