Estudio a escala semiplanta piloto de la preparación de carbones activados, de la absorcion de compuestos orgánicos volátiles y regeneración de los absorbentes

Resumen

El objetivo de esta tesis ha sido en primer lugar preparar carbones activados a escala semiplanta piloto aptos para el almacenamiento de compuestos orgánicos volátiles (COVs), esto es, carbones activados altamente microporosos con elevadas áreas y volumen de poros. Para ello, se han partido de las condiciones optimatizadas a escala laboratorio por otros miembros del mismo departamento y se han escalado al sistema empleado. Los cartones activados preparados se han caracterizado desde el punto de vista de su textura porosa y química superficial. Gracias a esta caracterización, se pudo estudiar qué efecto tiene cada una de las variables de preparación en el carbón activado final. Otro de los objetivos de esta tesis ha sido estudiar la absorción de compuestos orgánicos volátiles (en concreto, tolueno y benceno) a bajas concentraciones sobre carbones activados. Para llevar a cabo este estudio se han empleado carbones activados preparados a escala semiplanta piloto y carbones activados comerciales con diferente textura porosa y química superficial. El estudio se ha llevado a cabo en dos escalas :escala laboratorio, y escala semiplanta piloto. Los estudios de absorción a escala laboratorio han sido necesarios de cara a estudiar qué propiedades de los carbones activados optimizan la absorción de estos compuestos orgánicos a bajas concentraciones. Los experimentos de absorción desarrollados a escala semiplanta piloto se han empleado para estudiar el comportamiento de los sistemas de absorción de carbón activado a escalas más próximas a las reales. Para finalizar los estudios de absorción, se ha llevado a cabo la modelización y la simulación de curvas de absorción en lechos de absorción de carbón activado por medio de un programa informático diseñado para ello. Para que el empleo del carbón activado sea visible económicamente, se ha de llevar a cabo un proceso de regeneración del mismo para su posterior reutilización. Debido a ello, el último objetivo de esta tesis han sido estudiar la regeneración térmica de carbones activados tras ser saturados con COVs a bajas concentraciones. El estudio ha sido llevado a cabo en ciclos sucesivos (absorción-regeneración) y a dos escallas distintas: laboratorio y semiplanta piloto. A escala laboratorio se ha estudiado qué condiciones de temperatura y caudal son necesarias para regenerar completamente los carbones activados saturados. Una vez realizado este estudio de regeneración, se ha llevado a cabo un estudio posterior, pero a mayor escala, teniendo en cuenta los resultados previos obtenidos. Los estudios de regeneración de carbones activados a escala semiplanta piloto fueron desarrollados en unas condiciones experimentales similares a las reales empleadas en la industria en tiempo, temperatura y gas de regeneración. Todos los estudios de regeneración han sido acompañados de la correspondiente caracterización de la textura porosa y de la química superficial de los carbones activados. Con esta caracterización se ha interpretado el efecto que tiene el proceso de regeneración en las propiedades de los carbones activados y se pudo dar una explicación certera a los resultados obtenidos.