Comportamiento a alta temperatura de transportadores sólidos de oxígeno de base cobre para el proceso “chemical looping combustion”.

Abstract

El “Chemical Looping Combustion” (CLC) es una tecnología de combustión con separación inherente del CO2. Para escalar el proceso se necesitan materiales aptos para trabajar a alta temperatura. Se ha probado que los transportadores de base cobre cumplen los requerimientos, sin embargo se ha recomendado su trabajo a temperaturas menores de 1073 K. En este trabajo, se han desarrollado, por impregnación en diferentes soportes, dos transportadores basados en Cu. Se estudió su comportamiento a temperaturas por encima de 1073K en una unidad de CLC de 500 Wth teniendo en cuenta aspectos como: eficiencia de combustión, resistencia al desgaste, aglomeración, mantenimiento de la capacidad de transporte de oxígeno y reactividad. Problemas de aglomeración o desactivación de las partículas no se detectaron con ninguno de los TOs. Fue posible la operación estable durante más de 67 horas sólo con el TO modificado con la adición de NiO como soporte. Esta es la primera vez que un TO de base cobre, preparado por un método de fabricación comercial, se utiliza a 1173 K de temperatura en el reactor de reducción (TRR) y 1223 K en el de oxidación (TRO) y presenta buenas propiedades, abriendo nuevas posibilidades para la aplicación de materiales a base de cobre en los procesos de CLC a escala industrial. Abstract Chemical-Looping Combustion (CLC) is a combustion technology with inherent CO2 separation. To scale up the CLC process materials suitable to work at high temperatures are needed. Cu-based oxygen carriers had been proved to fulfil the requirements although temperatures lower than 1073 K has been recommended. In this work, two Cu-based OCs have been developed by impregnation on different supports. The behaviour of the OCs was studied at temperatures above 1073K in a CLC continuous unit of 500 Wth taking into account aspects such as combustion efficiency, attrition, agglomeration and maintenance of the oxygen transport capacity and reactivity. Agglomeration or deactivation of the particles was never detected with neither of the oxygen carriers used. At these high temperatures, stable operation for more than 67 h was feasible only using an OC with γAl2O3 modified with NiO addition as support. This is the first time that a Cu-based OC, prepared by a commercial manufacturing method, and used at 1173 K of fuel reactor temperature (TFR) and 1223 K of air reactor temperature (TAR) exhibits such a good properties. This result opens new possibilities for the application of Cu-based materials in industrial-scale CLC processes.