2. INTRODUCCIÓN
*Se da el nombre de fluidización al proceso de contacto
que ocurre entre un sólido y un fluido (gas o líquido) en
el cual el lecho formado por partículas sólidas finamente
divididas se levanta y se agita por medio de una
corriente ascendente de fluido. En este trabajo se podrá
observar en que consiste la técnica de fluidización,
además se podrá dar una idea de su proceso, de cómo es
el mecanismo de este proceso y de sus características;
asimismo de los diferentes lechos que se manejan y que
se estudian en esta técnica, sin olvidar el
comportamiento de los flujos a través de los lechos y el
movimiento de las partículas a través de los fluidos.
3. Historia De La Fluidización.
*La técnica de fluidización nació gracias al trabajo pionero de la
corporación de desarrollo estándar del petróleo, la corporación M. W. Kellogg
y la empresa estándar de petróleo de Indiana, en sus esfuerzos para obtener
un mejor proceso de desintegración catalítica que el proceso de lecho fijo
introducido en 1937.
*Colocando los lechos regenerados y reactores en serie y moviendo la
catálisis continuamente en forma mecánica de un lecho al otro, parecía ser el
método obvio a alcanzar. Pronto fue descubierto que, para evitar tanto la
erosión severa como la fricción, velocidades del gas relativamente bajas
serian requeridas.
*También se observó que a velocidades del aire alto, las partículas flotaban en
forma considerablemente agitada y que existían burbujas ascendiendo de la
parte inferior a la superior del lecho en forma análoga a un líquido
hirviendo.
4. FLUIDIZACIÓN SOLIDO-LIQUIDO
*Procesos De Fluidización.
Imaginemos un lecho fluido dispuesto sobre una superficie
porosa. Si un flujo de aire desde abajo tiene la suficiente presión,
mantendrá las partículas del lecho en suspensión. Este es un lecho
fluido, donde las partículas del mismo están en suspensión, pero
no en circulación. El residuo se inyecta dentro del lecho en torno
del sólido de manera uniforme. El aire que fluidiza al lecho se
calienta hasta la temperatura de ignición del residuo y este se
empieza a quemar (oxidar) dentro del lecho. La mayor parte de las
cenizas permanece en el lecho, pero luego sale de la incineradora
a través del equipo de control de la contaminación del aire. El
calor que sube con los gases de combustión puede capturarse en
una caldera o utilizarse para precalentar el aire de combustión.
Una buena combustión requiere aire en exceso.
5. Descripción General Del Proceso De Fluidización
*La fluidización como tal, es un proceso mediante el cual se
suspenden un conjunto de partículas por medio de un
fluido. Este proceso puede ser llevado a cabo en lo que
se denomina una columna de fluidización. Cuando el flujo
del fluido es muy bajo, es decir que la presión efectuada por
éste sobre el conjunto de partículas no es lo suficientemente
alto como para comenzar a mover a las partículas, entonces
se dice que las partículas se encuentran en un estado fijo o
estático.
6. Características Del Proceso
El proceso de fluidización es una buena elección cuando se
requiere de una herramienta para procesos químicos o físicos debido
a las ventajas que tiene. Sus características son:
El movimiento continuo del fluido hace que las partículas se mantengan
también en movimiento y siempre queden expuestas al flujo del fluido,
provocando consecuentemente la mezcla continua del lecho y así la
homogenización de este.
De igual manera el área de contacto entre el sólido y el fluido es muy
grande, lo cual permite que se alcancen altas transferencias de masa y de
calor entre ellos.
Una característica negativa del proceso es La atrición o aglomeración de las
partículas es una muy importante, ya que esto limita el uso del proceso a
cualquier tipo de partícula.
Otra característica negativa es que el tamaño de las partículas está limitado.
La forma de la partícula también debe ser tomada en cuenta, ya que existen
partículas con formas tan irregulares que no es posible fluidizarlas.
7. LECHO FIJO Y FLUIDIZADO.
*Un lecho consiste en una columna formada por partículas sólidas, a
través de las cuales pasa un fluido (líquido o gas) el cual puede ser
librado de algunas impurezas y sufre una caída de presión. Si el fluido se
mueve a velocidades bajas a través del lecho no produce movimiento
de las partículas, pero al ir incrementando gradualmente la velocidad
llega un punto donde las partículas no permanecen estáticas sino que
se levantan y agitan, dicho proceso recibe el nombre de fluidización.
8. Tipos De Lecho Fluidizado Y Móvil.
Existen cuatro tipos de lechos fluizados:
* Un lecho fluidizado convencional.
* Un lecho fluidizado expandido
* Un lecho fluidizado con una zona troncocónica superior llena de sólido; se forma
una pequeña bóveda de gas en la zona de separación de lecho fluidizado y móvil.
* Un flumov con parte fluidizada y móvil. Uno de los factores fundamentales para
conseguir una operación controlada es la regulación de la circulación del sólido de
la parte móvil a la fluidizada a través de la bóveda.
9. Combustión En Lecho Fluido.
* La combustión en lecho fluido (FLUIZIDED BED COMBUSTION, FBC) es
una tecnología de combustión usada en centrales eléctricas.
* Tecnología que permite una mayor flexibilidad en el uso de combustible:
carbón, biomasa, basura, etc… Además de un mayor aprovechamiento
del combustible y una mejor transferencia del calor producido durante
la combustión. Un lecho fluido está formado por el combustible en
pedazos (aproximadamente es un 2-5% del peso total del lecho) y el
lecho propiamente dicho (cenizas, piedra caliza, material adicional, etc.).
10. Usos Industriales
*En la industria química, el gas de síntesis de carbón es una
fuente alternativa potencial de hidrógeno y monóxido de
carbono. Esta mezcla se obtiene principalmente del vapor
reformando de gas natural, líquidos naturales del gas, u otros
líquidos del petróleo.
*También ha habido algo de interés por la industria eléctrica
en gasificar el carbón usando aire para la entrada necesaria
de calor. Esto podría producir low-Btu gas (por la presencia
de nitrógeno), el cual puede ser quemado en un sistema de
generación de potencia del ciclo combinado.
11. Secado Por Lecho Fluidizado.
*En la actualidad se cuenta con diversos sistemas de secado por lecho
fluidizado, estos pueden ser de trabajo continuo o por baches, de ciclo
abierto, en los que se evapora agua o de ciclo cerrado, en los que se
evaporan en su gran mayoría solventes orgánicos.
Lecho Fluidizado Por Baches: Si la intención es aglomerar o granular, el
proceso de lecho fluidizado requiere que los sólidos alimentados se
encuentren en forma articulada antes de entrar al equipo. El fenómeno
de aglomeración se presenta al atomizar un líquido sobre la capa
fluidizada de producto
12. Reactores De Lecho Fluidizado. FCC (Fluid Catalytic Cracking).
* Las refinerías han ido adaptándose para producir cada vez mayor porcentaje de fracciones
ligeras (los productos más valiosos del barril de crudo). Hemos pasado de la refinería que
hace el fraccionamiento del crudo por destilación atmosférica o al vacío a la compleja
refinería que convierte mediante craqueo catalítico (entre otros procedimientos) las
fracciones pesadas de la destilación al vacío en fracciones ligeras, y finalmente a las
refinerías que utilizan procesos más profundos, consiguiendo un barril más blanco.
* Para comprender el craqueo catalítico operando en doble lecho fluidizado empezamos por
el craqueo térmico que consiste en la ruptura de las cadenas carbonadas por la acción del
calor (400-650 ºC). Las cadenas se rompen, deshidrogenan o polimerizan produciendo
parafinas más cortas, olefinas, naftenos o aromáticos, según los casos. En principio, la
ruptura de un hidrocarburo da lugar a una nueva parafina más corta y a una olefina.
