¡Descarga RESIDUOS SOLIDOS MATERIAL 2 y más Apuntes en PDF de Hidrología solo en Docsity!
CÁLCULO DE LA COMPOSICIÓN QUÍMICA DE UNA MUESTRA DE RSU.
Problema: Determine la composición química con y sin azufre, con y sin agua de unos RSU que tengan la siguiente composición:
Componente % en peso
Orgánicos Residuos de comida 9. Papel 34. Cartón 6. Plásticos 7. Textiles 2. Goma 0. Cuero 0. Residuos de jardín 18. Madera 2.
Componente
% Reco- lectado
Hume- dad %
Masa seca, kg
%C Masa C %H Masa H % O Masa O % N Masa N %S Masa S % Ceniz.
Masa Ceniz.
Orgánicos Residuos de comida 9,0^ 70,0^ 2,70^ 48,0^ 1,30^ 6,4^ 0,17^ 37,6^ 1,02^ 2,6^ 0,07^ 0,4^ 0,01^5 0, Papel 34,0 6,0 31,96 43,5 13,90 6,0 1,92 44 14,06 0,3 0,10 0,2 0,06 6 1, Cartón 6,0 5,0 5,70 44,0 2,51 5,9 0,34 44,6 2, 54 0,3 0,02 0,2 0,01 5 0, Plásticos 7,0 2,0 6,86 60,0 4,12 7,2 0,49 22,8 1,56 0,00 0,00 10 0, Textiles 2,0 10,0 1,80 55,0 0,99 6,6 0,12 31,2 0,56 4,6 0,08 0,15 0,00 2,5 0, Goma 0,5 2,0 0,49 78,0 0,38 10,0 0,05 0,00 2 0,01 0,00 10 0, Cuero 0,5 10,0 0,45 60,0 0,27 8,0 0,04 11,6 0,05 10 0,05 0,4 0,00 10 0, Residuos de jardín 18,5 60,0 7,40 47,8 3,54 6,0 0,44 38 2,81 3,4 0,25 0,3 0,02 4,5 0, Madera 2,0 20,0 1,60 49,5 0,79 6,0 0,10 42,7 0,68 0,2 0,00 0,1 0,00 1,5 0, Total 79,5 58,9^6 27,79^ 3,66^ 23,29^ 0,58^ 0,11^ 3,
Masa total de agua= (79.5-58.96)Kg = 20.54 Kg Masa de H en el agua = (20.54*2/18) Kg = 2.28 kg Masa O en el agua = (20.54 – 2.28)Kg = 18.26 Kg
Solución:
Se verifica en la tabla correspondiente la composición química de c/u de los componentes orgánicos y se determina la masa de cada elemento.
Componente Masa, Kg^ Peso Atom., g/mol
Moles
Sin H 2 O Con H 2 O Sin H 2 O Con H 2 O
Carbono 27.79 27.79 12 2315 2315
Hidrógeno 3.66 5.94 1 3660 5940
Oxígeno 23.29 41.55 16 1456 2597
Nitrógeno 0.58 0.58 14 41 41
Azufre 0.11 0.11 32 3 3
Componente Relación de moles Sin azufre
Relación de moles Con azufre Sin H 2 O Con H 2 O Sin H 2 O Con H 2 O
Carbono 56,46 56,46 771,67 771,
Hidrógeno 89,27 144.87 1220 1980
Oxígeno 35,51 63,34 485,33 865,
Nitrógeno 1 1 13,67 13,
Azufre 1,0 1,
Fórmulas:
Sin Azufre:
Sin agua: C 56 H 89 O 36 N Con agua: C 56 H 145 O 63 N
Con Azufre:
Sin agua: C 772 H 1220 O 485 N 14 S Con agua: C 772 H 1980 O 866 N 14 S
Problemas operacionales : la variabilidad de la composición de los residuos puede causar problemas de manejo y de operación del incinerador, e inclusive exigir un mantenimiento más intenso.
Límite de emisiones de componentes de la clase de las dioxinas y furanos : no existe consenso en cuanto al límite de emisión de los incineradores.
Etapas de la incineración
Pretratamiento Alimentación Incineración Acondicionamiento de los gases
Tratamiento de los gases
Molienda Manual Cámaras múltiples
Enfriamiento con agua Precipitador electrostático Secado Correa de rodillos
Aire controlado Mezcla con agua Filtros de manga
Compostaje Correa rodante Horno rotatorio Intercambiador de calor Lavadores
Embolsado Puente rodante Parrillas móviles
PROCESOS
Planta de recuperación y separación
Planta de producción de energía
CARACTERIZACIÓN DEL RESIDUO
PCI (poder calorífico inferior)
Indica cuánto calor se libera durante la quema del residuo. Residuos con alto PCI consumen menos combustible. El valor medio para los residuos sólidos domiciliarios es de 1.300 kcal/kg. (5.44 MJ/kg). Un PCI muy variable puede dificultar el control de la temperatura del incinerador y causar:
- combustión incompleta, con emisión de material tóxico a través de la chimenea;
- fusión y acumulación de cenizas debido a temperaturas excesivas;
- consumo excesivo de combustible;
- generación de monóxido de carbono (CO) debido a insuficiencia de aire para la combustión.
Cenizas
Es lo que sobra luego de la incineración, y están constituidas por materia mineral, carbono no quemado y la mayor parte de los metales. El porcentaje de cenizas permite estimar el espacio necesario para el relleno sanitario.
Las cenizas son la escoria (captada en la base), y los volátiles, captados en los filtros de gases. Contienen metales pesados y dioxinas; por lo tanto, se consideran sustancias tóxicas.
Se utiliza la cantidad exacta de oxígeno requerido.
C + O 2 → CO 2 12 32 44
2H 2 + O 2 → 2H 2 O 4 32 36
S + O 2 → SO 2 32 32 64
Combustión con exceso de aire
Dada la naturaleza mixta de los RU es difícil realizar la incineración con cantidades exactas de aire.
Normalmente se aplica a los incineradores un exceso de aire para asegurar una mezcla y combustión completa. El exceso de aire añadido depende de los componentes, contenido de humedad, poder calorífico y el tipo de tecnología utilizada.
El exceso de aire afecta la temperatura y composición de los productos de la combustión (gases de chimenea).
A mayor exceso de aire menor temperatura de los gases. La temperatura de los gases de chimenea es importante en el control de olores y emisión de dioxinas, furanos y compuestos volátiles.
Temperaturas < 790 0 C pueden producir olores. Temperaturas > de 980 0 C minimizan la emisión de compuestos orgánicos no deseados.
Problema: Determine la composición de los gases de chimenea para los RS presentados en la tabla adjunta. Determine también el efecto en la composición si se utiliza un exceso de aire del 50%. Asuma que hay combustión completa y que la composición del aire es 21% O 2 y 79% N 2 (% volumen = % moles para gases ideales). Peso molecular del aire: 28.8 gr/mol.
Componente % en peso
Orgánicos
Residuos de comida 9. Papel 34. Cartón 6. Plásticos 7. Textiles 2. Goma 0. Cuero 0. Residuos de jardín 18. Madera 2.
Importante!
Debe tener en cuenta las ecuaciones:
C + O 2 → CO 2
2H 2 + O 2 → 2H 2 O
S + O 2 → SO 2
Solución: De cálculos realizados anteriormente en clase:
Componente Masa, Kg^ Peso Atom., g/mol
Moles Moles de O 2 necesarias
Carbono 27.79 12 2315 2315 Hidrógeno H 2
Oxígeno O 2
Nitrógeno N 2
Azufre 0.11 32 3 3 Agua 20.54 18 1141. Inertes 24. Total 100.00 2505
Cantidad de aire requerido: 2505 moles O 2 x (100 moles de aire/ 21 moles de O 2 ) = 11929 moles
Masa de aire requerido (por 100 kg RS): 11929 moles x ( 28.8 g/mol) x (1kg/1000 g) = 344 kg Equivalente a 3.44 Kg/kg RS
Cálculo de los gases ( estequiométrico):
Cantidad de N 2 suministrado con el aire: 11929 moles aire x (79 moles N 2 /100 mol aire) = 9424 moles de N 2
Componente Moles de gases de chimemea Por combustión Del aire Total % en moles CO 2 2315 2315 15. H 2 O 1830 + 1141.1 2971 20. O 2 N 2 20.5 9424 9444.5 64. SO 2 3 3 0. Total 14733.5 99.
Cálculo de los gases (con exceso de 50% de aire):
Se determina el número de moles extra de aire que entran:
