Producción de syngas rico en hidrógeno a partir de la gasificación de biomasa con vapor de agua y oxígeno modelado mediante Aspen Plus

Este Trabajo de Fin de Máster aborda la producción de hidrógeno y biocombustibles a partir de la gasificación de biomasa mediante modelado y simulación en Aspen Plus. Se analiza la viabilidad del proceso de conversión termoquímica, optimizando parámetros operativos clave como temperatura, relación aire/biomasa y relación de oxígeno (ER), adoptados a un rango determinado, de cada uno de los parámetros. Se modelan las etapas de pretratamiento, devolatilización, combustión parcial, gasificación y reformado de alquitranes, cuyas reacciones en el equilibrio se han ajustado con datos empíricos y temperatura de aproximación, evaluando la composición y rendimiento del gas de síntesis obtenido para dos sistemas diferentes, uno en equilibrio termoquímico y otro basado en datos empíricos. A través de un análisis de sensibilidad, se determina la temperatura adiabática del proceso y se evalúa la producción del gas de síntesis y la influencia de las condiciones operativas en la eficiencia del proceso y la reducción de alquitranes. Los resultados evidencian que la gasificación en lecho fluidizado, combinada con estrategias de optimización energética, permite maximizar la producción de hidrógeno y mejorar la sostenibilidad del proceso.

This Master’s Thesis addresses the production of hydrogen and biofuels from biomass gasification through modelling and simulation in Aspen Plus. The feasibility of the thermochemical conversion process is analyzed, optimizing key operational parameters such as temperature, air/biomass ratio and oxygen ratio (ER), adopted at a given range, for each of the parameters. The pretreatment, devolatilization, partial combustion, gasification and reforming stages of tars are modelled, whose equilibrium reactions have been adjusted with empirical data and approximate temperature, evaluating the composition and performance of the synthesis gas obtained for two different systems, one in thermochemical equilibrium and the other based on empirical data. Through sensitivity analysis, the adiabatic process temperature is determined and the synthesis gas production and the influence of operating conditions on process efficiency and tar reduction are assessed. The results show that fluidised bed gasification, combined with energy optimization strategies, can maximize hydrogen production and improve process sustainability.

Universidad de Sevilla. Máster Universitario en Ingeniería Ambiental