ESTUDIO TECNO-ECONÓMICO DE UNA PLANTA PARA LA PRODUCCIÓN DE ALCANOS LIQUIDOS A PARTIR DE BIOMASA LEÑOSA

Abstract

En este proyecto se estudia la producción de alcanos líquidos (pentanos, hexanos y alquilciclohexanos), componentes clave de la gasolina a partir de la hidrodesoxigenación (HDO) de la biomasa leñosa en presencia de un catalizador Pt/NbPO4 (Platino soportado en ortofosfato de niobio (V)), hidrógeno molecular en un medio de decalina. Cabe destacar que estos alcanos no solo sirven en la generación de gasolina, sino que, debido a su versatilidad, también tienen otros usos como disolventes o refrigerantes entre otros, siendo importantes en muchos sectores industriales. En esta memoria se estudia la obtención de estos alcanos líquidos utilizando como materia prima biomasa leñosa (poda de un sector específico (Guadalajara [21])), utilizando así este residuo y generando una economía verde. En este proceso, la biomasa con un caudal de 2602,74 Kg/día [21] no necesita someterse a un pretratamiento químico, por lo que se alimenta directamente a un reactor de mezcla perfecta agitado discontinuo. Se ha escogido este tipo de reactor debido a que se tiene los tres estados de la materia (líquido, sólido y gaseoso). El catalizador (260,27 Kg/h) se encuentra en las aspas del reactor, se adiciona al reactor la decalina (líquido) y la biomasa leñosa, se cierra el reactor y se añade el hidrógeno (265,9 Kg/día) a una presión de 32 bares, una vez alimentado se calienta el reactor hasta 190 ºC por medio de una camisa calefactora durante 20 horas. Al finalizar la reacción, este se enfría por medio de otra camisa y comienzan una serie de operaciones para la obtención de los alcanos líquidos y la recuperación de la decalina, que se recircula para poner en marcha otro reactor de las mismas características mientras se hace el vaciado del primer reactor y volver así un proceso discontinuo en uno continuo. Una vez diseñados los equipos que intervienen en el proceso se realiza el análisis económico cuyo resultado nos indica que el proceso no es viable por el momento debido al coste de producción de los alcanos líquidos. El análisis consta de calcular el inmovilizado total que incluye el coste de los equipos, la ingeniería de detalle y mano de obra entre otros, arrojando un valor total de 4.636.905,04 € en inmovilizado. Se realiza además el cálculo de los costes anuales de operación (gastos de electricidad, costes de agua de refrigeración y vapor de calefacción), materias primas y catalizador, obteniéndose un valor de 2.173.306,93 €, dando como coste de producción de los alcanos 9,88 /año. Este valor es alto y nada competitivo frente a los precios de producción de combustibles fósiles ni de biocombustibles avanzados o sintéticos. Este valor resulta elevado debido a que el catalizador tiene un alto valor económico y se necesita bastante cantidad, así como también contribuye el precio y cantidad del hidrógeno. Se hace un análisis de sensibilidad para ver cuándo podría ser viable y resultan tres posibles escenarios: si el precio del hidrogeno verde disminuye, si disminuye el precio del catalizador y/o si el rendimiento fuera mayor al 25,4%.