Desarrollo de un Sistema Eficiente de Filtración de Gases Combustibles con Óxidos Carbónicos Usando Psa con Mofs como Material Adsorbente.

dc.contributorPablo Gaete Haller
dc.contributorCapitalcreativo Spa.
dc.date2018-02-01
dc.date2021-09-05T17:50:14Z
dc.date.accessioned2022-12-27T01:59:47Z
dc.date.available2022-12-27T01:59:47Z
dc.identifier18COTE-89704
dc.identifier2018-89704-INNOVA_PRODUCCION
dc.identifierhttp://repositoriodigital.corfo.cl:80/xmlui/handle/11373/928992
dc.identifier.urihttps://repositorioslatinoamericanos.uchile.cl/handle/2250/5758778
dc.descriptionConstruir el Prototipo Mof Psala Construcción del Primer Prototipo de Laboratorio a Mínima Escala Nos Ayudará a Identificar los Problemas Asociados con el Refinamiento de Muestras Reales en Condiciones Parecidas a las Encontradas en el Biogás que Emana desde el Relleno Sanitario Lomas de Colorados. Además Nos Permitirá Hacer los Ajustes Necesarios para Implementar de Manera Óptima la Etapa de Regeneración del Material Filtrante y Cuantificar la Esperada Ganancia Energética Respecto a un Sistema Psa Convencional y Finalmente Escalar a un Prototipo Piloto para Procesar 150m3/h de Biogás.
dc.descriptionDiseñar Computacionalmente Material Mof para Adsorción Selectiva de Óxidos de Carbono. Los Filtros de Gases que Proponemos Fabricar para la Refinación de Gas de Combustión Están Basados en una Clase de Materiales Cristalinos Conocidos como Metal-organic Frameworks (mof). El Primer Objetivo Específico del Proyecto Consiste en Desarrollar un Software de Uso Interno para Analizar Computacionalmente las Propiedades de Adsorción de una Gran Cantidad Teórica de Cristales Mof y Así Poder Identificar las Mejores Estructuras que Permitan Adsorber Selectivamente Co y Co2 de una Mezcla de Gas de Combustión. El Diseño Computacional de un Cristal Mof para un Problema de Almacenamiento o Separación de Gases Específico Involucra el Uso de Plataformas Informáticas para Predecir Parámetros Característicos como Entalpías e Isotermas de Adsorción y Factores de Selectividad para el Caso de Mezclas Gaseosas. En la Literatura Científica se Han Reportado Estudios Combinatoriales con Filtros Computacionales de Mofs para Aplicaciones que Requieren Atrapar Co2 Pero No se Han Reportado Estudios de Diseño Combinatorial Sistemáticos como el que Proponemos para Obtener una Gran Cantidad de Estructuras Mofs Candidatas a Tener Propiedades Favorables de Adsorción y Desorción de Óxidos de Carbono en un Sistema Psa en Especial Co. Sólo se Han Estudiado Experimentalmente un Número Pequeño de Estructuras Metálicas Divalentes que Comparten la Misma Base Orgánica. Por Consiguiente el Cumplimiento de este Objetivo Específico Generará Nuevas Herramientas y Métodos Computacionales de Desarrollo de Materiales de Adsorción Mof que Servirán como Base para las Siguientes Etapas del Proyecto Reduciendo el Costo de Laboratorio Materiales y Horas Hombre Necesario para Sintetizar Mofs que Cumplan con los Objetivos Técnicos y Económicos Planteados para este Proyecto de I+d.
dc.descriptionDiseñar el Prototipo de Mof Psadiseñar Computacionalmente Sistema de Filtración Psa Diseñado para Trabajar con Materiales con una Gran Área Superficial como nuestros Mof. Por Tantoeste Objetivo Apunta a Generar en Primera Instancia un Diseño Computacional de Unidades Prototipo de Filtración de Gases Basado en el Método Pressure Swing Adsorption (psa) Usando los Parámetros Experimentales Obtenidos los Cristales Mof Fabricados Previamente como Datos de Entrada. Buscamos Generar Tanto un Diseño 3d con Comportamiento de Flujo como un Software de Simulación de Psa para Uso Interno que Nos Analizar Permita el Comportamiento de una Planta a Escala de Laboratorio Hipotética bajo Distintos Parámetros de Funcionamiento como las Diferencias de Presión entre Adsorción y Desorción la Capacidad y Selectividad de Adsorción de Gases de Distintos Materiales Mof la Morfología del Material Filtrante el Volumen de la Columna de Filtración y Especialmente la Temperatura de Operación. Nuestro Objetivo es Desarrollar Simulaciones que Capturen de Manera Realista los Procesos de Transferencia de Masa y Energía Asociados con los Ciclos de Adsorción-desorción en Columnas Conectadas Según el Proceso Psa de Cuatro Pasos de Skarstrom Convencional Usando Mofs como Material Adsorbente. Las Simulaciones Nos Permitirán Estimar la Eficiencia Energética del Ciclo en Función de los Parámetros Físicos y Químicos del Material Adsorbente y Así Poder Llegar al Diseño de un Prototipo Psa Mof que Sea Técnica y Económicamente Viable. En Esta Etapa del Proyecto Apuntaremos a Utilizar los Resultados de Laboratorio y las Simulaciones Computacionales Realizadas en Etapas Previas para Construir un Prototipo de Filtración de Gases Combustibles Tipo Psa de Cuatro Etapas que Use Cristales Mof como Material de Filtración Piloto Suficiente para Filtrar 150m3 Hora de Biogás. Las Presiones Temperaturas Flujos y Volúmenes de Funcionamiento de este Prototipo Piloto Estarán Basados en los Parámetros Óptimos Ide
dc.descriptionEl Objetivo General de nuestro Proyecto es Investigar Desarrollar e Implementar un Sistema de Refinación de Gases Combustibles que Contienen Óxidos de Carbono Usando la Tecnología Pressure Swing Adsorption (psa) Mejorada Innovadora Principalmente Gracias al Uso de una Nueva Clase de Material Filtrante Sólido Nanoporoso Basado en Metal-organic Frameworks (mof) o Composito Carbón/mofs Inserto en un Sistema Psa Capaz de Enfriar el Material durante la Adsorción Gracias a Intercambiador de Calor Incorporado y Calentar durante la Desorción Convenientemente con Sistema Electric Swing Adsorption (esa) Junto a un Sistema de Regeneración del Material Filtrante Ocupando Co2 Supercrítico y Estimulación Electricaeste Material o sus Compositos con Carbón Nos Permitirá Capturar Selectiva y Reversiblemente Óxidos de Carbono Co desde Syngas Separándolo del Hidrógeno y Co2 desde Biogás Separándolo del Metano Reemplazando Materiales Menos Eficientes como lo Son el Carbón Activado Comercial o la Zeolita Convencionalmente Usados en Sistemas Psa. Ambos Procesos Producirán Monóxido Y/o Dióxido de Carbono Puros para Usos Industriales. El Desarrollo de Esta Tecnología Innovadora a Escala Industrial Permitirá a la Compañía Capitalcreativo Spa. Al Equipo de Investigación Usach y su Cliente Interesado Kdm Energía S. A. Demostrar la Factibilidad Económica de Producir de Gases con un Alto Valor Energético o Industrial a Partir de Residuos Sólidos Domiciliarios Integrando el Sistema Filtración de Gases para Valorizar Él Biogás que Produce Actualmente el Relleno Sanitario Así como a Proyectos de Separación de la Fracción Orgánica de Residuos a Ser Procesados en Biodigestores y la Fracción Inorgánica en Sistemas de Gasificación para Producir Syngas. La Ejecución de este Proyecto es un Paso Clave en el Plan de Estratégico de Capitalcreativo Spa. De Generar Alianzas con la Academia para Desarrollar Proyectos de Alta Tecnología con Nanomateriales Desarrollando las Capacidades Habilitant
dc.descriptionRealizar Pruebas de Estabilidad y Regeneración de Mofs/compositosdemostrar la Regeneración del Material Filtrante Mof por Métodos Químicos o Físicos. El Tercer Objetivo Específico Apunta a Validar Nuestra Hipótesis de la Liberación Eficiente de Gases de Interés Práctico como Co y Co2 que se Encuentren Adsorbidos al Interior de los Nanoporos de un Cristal Mof o en sus Compositos Tanto entre Ciclos Psa como tras Múltiples Ciclos a Definir los Cuales Acumulativamente Pueden Ir Reduciendo la Capacidad Adsorbente o Incluso Terminar por Saturar el Material con los Mismos Gases o Algunas Trazas Contaminantes. Realizaremos Pruebas de Estimulación de la Liberación de Gases entre Ciclos con Fuentes de Energía Externa como el Sistema Esa Anteriormente Planteado. En Caso Contrario y tras Cada Ciclo Parte de Estos Gases Queden Atrapados Persistentemente Probaremos Distintos Métodos Químicos o Físicos Específicamente Diseñados Buscando Métodos de Lavado Químico de un Cristal Mof Saturado por Adsorción de Múltiples Ciclos por Óxidos de Carbono (co Co2) a Fin de Recuperar la Estructura y Propiedades de Adsorción Originales del Cristal una Propuesta en Esta Linea es el Uso de Fluidos Supercriticos en Especial Sco2. Este Objetivo Planteado Constituye Uno de los Riesgos Tecnológicos Más Importantes del Proyecto ya que a Pesar de que Existen Reportes Científicos sobre la Posibilidad de Estimular la Liberación de Gases Adsorbidos en Mofs con Fuentes de Energía Externa como Luz Ultravioleta la Regeneración Eficiente de Mofs entre Ciclos y al Cabo de Múltiples Ciclos de Adsorción-desorción Sigue Siendo Uno de los Limitantes para su Masificación en la Industria No Siendo Investigado y Desarrollado en Profundidad. La Regeneración del Material Filtrante por Desorción de los Gases Atrapados en Cada Ciclo Representa una Parte Mayoritaria del Costo Energético de un Sistema de Filtración Psa. Tanto las Columnas Psa con Intercambiadores de Calor y Sistema Esa Incorporado para Opt
dc.descriptionSintetizar Material Mof para Adsorción Selectiva de Oxidos Carbónicos Usando Materiales Económicos Disponibles en Chile. Considerando los Parámetros de Síntesis para las Mofs Diseñadas Computacionalmente Sintetizaremos y Caracterizaremos un Cristal Mof con Alto Potencial de Adsorción y Desorción de Co de Syngas y a la Vez Adsorber y Desorber Co2 de Biogás Usando Materiales Económicos Disponibles en Chile. Las Estructuras Mof Obtenidas en el Laboratorio Serán Caracterizadas Espectroscópicamente para Garantizar su Pureza y Además se Realizarán Estudios Gravimétricos para Determinar la Capacidad de Adsorción y Desorción de Gases en Ciclos Psa de Cada Estructura. El Cumplimiento de este Objetivo Nos Permitirá Contar con los Protocolos de Síntesis de Dos Cristales Mof para Nuestras Aplicaciones. Los Parámetros de Adsorción y Desorción Obtenidos para las Estructuras Sintetizadas en el Laboratorio Serán Usados en Etapas Posteriores de Diseño de un Sistema Psa Mof de Filtración de Gases Combustibles y los Protocolos de Síntesis Obtenidos Serán Usados en la Producción de Material Filtrante Mof para las Dos Columnas Filtrantes Componen el Sistema Psa.
dc.descriptionInvestigar y Desarrollar un Sistema Eficiente de Filtración de Gases Combustibles que Contienen Óxidos Carbónicos esto a Través del Método Psa Usando Mof o Composito Carbón Activadomof como Material Filtrante. Nuestro Objetivo es Validar una Propuesta Tecnológica que Responda a las Necesidades de la Creciente Industria Mundial de Valorización Energética de Residuos: Separar y Producir Ch4 y Co2 Puros a Partir de Biogás Proveniente de Biodigestores Anaeróbicos o Rellenos Sanitarios. En Segunda Instancia de Nuestra Iniciativa Buscamos Generar H2 y Co Puros a Partir de Syngas Proveniente de Plantas de Pirólisis o Gasifiación Reduciendo los Costos de Inversión al Reducir Tamaño y Materialidad de Columnas Así como los Costos de Operación por un Menor Gasto de Energía Gracias a la Mayor Área Superficial y Selectividad en la Adsorción de Gases de los Mofs Utilizados a su Máxima Capacidad Capacidad Gracias a un Diseño de Reactor Psa con Intercambiadores Térmicos y Esa.
dc.descriptionCorporación de Fomento de la Producción
dc.titleDesarrollo de un Sistema Eficiente de Filtración de Gases Combustibles con Óxidos Carbónicos Usando Psa con Mofs como Material Adsorbente.
dc.typeproyecto


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