Plastics catalytic pyrolysis in a fountain confined conical spouted bed reactor for fuel production

Abstract

[EN]This thesis explores the potencial of the fountain confined spouted bed reactor for the plastic pyrolysis. The incorporation of the fountain confiner and draft tube, and operating under high u/ums ratio, allow attaining a clearly differentiated regime called fountain enhanced regime, which makes fountain confined spouted bed reactor highly efficient for this process. In order to determine suitable operating conditions and evaluate the role played by process conditions in the performance of the pyrolysis reactor, the influence of the main operating parameters was analyzed. Thus, the following parameters were studied: temperature, type of plastic, Wbed/Qplastic ratio, u/ums ratio and amount of catalyst. Thus, fountain confinement allows considerably enlarging the fountain region, especially its height, which improves the contact between reacting gases and the catalyst, thereby increasing the effective volume in the fountain for cracking heavy fractions and narrowing the residence time distribution.

[ES]Esta tesis doctoral se enmarca dentro de una amplia línea de investigación que aborda el desarrollo de procesos térmicos y catalíticos para la valorización de biomasa y residuos plásticos para la obtención de combustibles líquidos, materias primas, como olefinas y aromáticos, e hidrógeno. Los conocimientos adquiridos en la pirólisis, pirólisis-reformado y gasificación de biomasa y plásticos en el reactor de spouted bed cónico, han motivado la realización de esta tesis. Así, el objetivo principal de esta tesis es avanzar en la valorización de plásticos progresando en el proceso de pirólisis catalítica de plásticos dirigida a la obtención de combustibles líquidos (gasolina o diésel). Para ello, se propone un novedoso sistema de reacción basado en el reactor de spouted bed cónico, incorporando dos dispositivos innovadores como son el tubo central y el sistema de confinamiento de la fuente, con objeto de mejorar el contacto gas-sólido, y así la efectividad del catalizador, y poder trabajar con catalizadores de granulometría fina y baja actividad. Con esto, se pretende solucionar las limitaciones de los spouted bed cónicos convencionales en los procesos de pirólisis.