La técnica del proceso de lecho fluidizado de SCHWING
La técnica del proceso de lecho fluidizado de SCHWING es indicada para reacciones entre sustancias sólidas y gases. Un área central es la aplicación de esta técnica en el ámbito de las modificaciones superficiales de polvos innovadores y nanoescalares. La posibilidad de utilizar distintos gases reactivos (aire, N2, H2, NH3, CO2, O2, Ar, H2O(g), etc.) preferentemente en un rango de temperaturas hasta 1100 °C ofrece una multitud de nuevas aplicaciones.
Mediante plantas de procesos de lecho fluidizado se corroen, calcinan, reducen, oxidan, activan, pasivizan, cloran, secan, templan, etc. muchos óxidos metálicos, catalizadores, hidróxidos, silicatos, sales, sulfatos, hollines, pigmentos y grafitos, aunque también los gases pueden convertirse en polvos por medio del lecho fluidizado.
Ejemplos de aplicación de la técnica del proceso
Oxidación
Polvos metálicos
Pigmentos: Silicatos, silicatos de aluminio
Pigmentos: Carbón negro, etc.
Sustancias orgánicas
Catalizadores
Reducción (H2, CO)
Óxidos metálicos, óxidos mixtos
Hidróxidos
Silicio, compuestos de silicio
Minerales, sales: Sulfatos, carbonatos, cloruros, oxalatos
Pigmentos: Silicatos, silicatos de aluminio
Sustancias orgánicas
Catalizadores
Calcinación, revenido
Polvos metálicos
Óxidos metálicos, óxidos mixtos
Hidróxidos
Hidratos
Minerales, sales: Sulfatos, carbonatos, cloruros, oxalatos
Pigmentos: Silicatos, silicatos de aluminio
Pigmentos: Negro de humo, etc.
Sustancias orgánicas
Catalizadores
Reacciones gas-gas sobre catalizador fluidizado
Óxidos metálicos, óxidos mixtos
Sustancias orgánicas
Reacciones gas-sólido con productos sólidos o gaseosos
Polvos metálicos
Óxidos metálicos, óxidos mixtos
Hidróxidos
Silicio, compuestos de silicio
Minerales, sales: Sulfatos, carbonatos, cloruros, oxalatos
Pigmentos: Silicatos, silicatos de aluminio
Pigmentos: Negro de humo, etc.
Sustancias orgánicas
Catalizadores
Tratamiento de superficies, Activación, Pasivación
Polvos metálicos
Óxidos metálicos, óxidos mixtos
Pigmentos - Silicatos, silicatos de aluminio
Pigmentos: - Negro de humo, etc.
Sustancias orgánicas
Catalizadores
Revestimiento químico del material de soporte con...
Polvos metálicos
Óxidos metálicos, óxidos mixtos
Pigmentos: Silicatos, silicatos de aluminio
Pigmentos: Negro de humo, etc.
Sustancias orgánicas
Catalizadores
Enfriamiento, Secado
Procesos físicos
Polvos metálicos
Óxidos metálicos, óxidos mixtos
Hidróxidos
Hidratos
Silicio, compuestos de silicio
Minerales, sales: Sulfatos, carbonatos, cloruros, oxalatos
Pigmentos: Silicatos, silicatos de aluminio
Sustancias orgánicas
Catalizadores
Los productos típicos y las aplicaciones son:
- Producción de modificaciones de carbono → carbonización / material de ingeniería, baterías
- Grafito, hollín → pigmentos / modificaciones de superficies / baterías, industria del neumático
- Carbón activo → activación / desorción / instalaciones de abastecimiento de agua, limpieza con productos químicos, ropa
- Dióxido de titanio → maleabilización / recubrimiento / fabricación de pigmentos, pinturas y barniz, cremas
- Catalizador → reciclaje / oxidación / reducción
- Arena cuarzosa → desactivación de aglutinantes / arena de fundición
- Silicio → calcinación / modificaciones de superficies / reciclaje de residuos de corte, células solares, silanos
- Dióxido de silicio → ácido silícico / fibra óptica, transmisión de datos
- Sales → carbonatos / pilas de combustible, industria del vidrio, cerámica, esmalte
- Óxidos metálicos → maleabilización / electrotecnia, baterías, catalizadores
- Gas/reacciones de gas → catalíticos / industria solar, producción de ácidos
- Hidratos de carbono → almidón nativo / modificada
Beneficiosa y polivalente alternativa al horno tubular giratorio
La técnica del proceso de lecho fluidizado es una tecnología muy amplia con la que se pueden realizar numerosos procesos químicos y físicos con materiales en polvo. En concreto, cuando se pretende un contacto gas/materia sólida, la tecnología de lecho fluidizado ofrece muchas ventajas potenciales del proceso. El requisito es
- que exista una capa estable bien fluidizada,
- que el producto fluya bien en un modo continuo o de batch y que de esta manera sea posible la distribución del producto,
- que en un sistema compacto funcione bien la separación (almacenamiento) de las partículas de materia sólida del gas residual y este pueda recircular o ser emitido a la atmósfera.
En el lecho fluidizado se mantiene el producto (partículas de materia sólida) en una "nube vertical de flujo de gas" y asegura así una ejecución óptima del proceso. El potencial de ahorro energético de hasta un 40 % y otras muchas ventajas hacen del reactor de lecho fluidizado una verdadera alternativa al horno tubular giratorio:
Comparación reactor de lecho fluidizado / horno tubular giratorio
Criterios de comparación | Reactor de lecho fluidizado | Horno rotatorio |
Construcción del sistema | Simple, componentes estándar | Complejo, muchas piezas móviles |
Funcionamiento por lotes/continuo | Ambos disponibles | Ambos disponibles |
Área de contacto gas-sólidos | Muy alta, afectada por la velocidad del gas | Baja, ya que sólo una pequeña parte del polvo está en contacto directo con el gas |
Diferencias en el tamaño de las partículas | Limitado | Flexible |
Emisiones de partículas | Evitadas por un sistema de filtrado integrado con limpieza de flujo reversible | Menor capacidad de retención de finos |
Descarga de subproductos gaseosos | Los subproductos gaseosos se eliminan continuamente del reactor, lo que resulta beneficioso sobre todo en las reacciones de equilibrio | Menor eliminación selectiva debido al diseño y a la menor velocidad del gas |
Contaminantes sólidos | Sin presencia de ladrillos | En el caso de los hornos rotatorios de combustión directa, se produce abrasión del material debido al contacto entre las partículas y la pared del interior del horno rotatorio. |
Caudal de gas homogéneo y fluido | Caudal de gas regulable gracias a la placa de distribución de gas patentada | Rebosamiento de gas fluido |
Caudal y tiempo de permanencia | Posibilidad de tiempos muy cortos | Tiempos de permanencia generalmente más largos |
Control de la temperatura del proceso | Es posible un control muy preciso | Menos preciso por razones relacionadas con el sistema |
Transferencia de calor y masa | Ideal, ya que las partículas están en contacto directo con el gas | Baja, ya que el efecto de mezcla es muy ineficiente |
Estabilidad de la temperatura | Uniforme en todo el lecho | Gradiente de temperatura a través del "lecho |
Calentamiento y enfriamiento | Posibilidad de calentamiento y enfriamiento muy rápidos | Sistema muy lento |
Consistencia del producto | Muy buena | Menos consistente |
Costes de inversión | Similares, pero inferiores para el tratamiento de gases de escape | Similares |
Costes de explotación | Bajos | Altos |
Consumo de energía | Menos consumo de energía | Mayor consumo de gas y electricidad |
Requisitos de espacio | Construcción compacta | Requiere más espacio |
Necesidad de mano de obra | Bajo | Bajo |
Limpieza y/o mantenimiento | Fácil | Fácil |
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