Análisis, simulación y optimización de procesos para la valorización de emisiones gaseosas industriales

Abstract

This research work proposes an integral study of industrial plants focused on the application of optimization methods that allow the use of industrial waste streams as raw material and convert them into value-added products such as syngas and methanol. Different processes have been reported to obtain syngas and methanol; however, these methodologies are based on the extensive use of natural resources such as natural gas. In this work, the use of CO2 and H2S streams typically emitted by industrial plants is proposed and with the application of optimization methods allows to significantly improve the obtaining of quality products, decreasing costs and obtaining high syngas production yields. Several options for energy integration with power plants were identified, in addition to identifying the best value-added products that can be obtained from the syngas generated. The proposal contemplates the use of process simulators such as Aspen Plus® and Aspen Hysys ® coupled with multi-objective optimization methods. The work will involve metrics for the technical-economic-environmental evaluation that are related to the valorization of the considered emissions.

En el presente trabajo de investigación se propone un estudio integral de plantas industriales enfocado en la aplicación de métodos de optimización que permitan el aprovechamiento de corrientes residuales industriales como materia prima y convertirlos en productos con valor agregado como lo es el gas de síntesis (syngas) y metanol. Se han reportado diferentes procesos para la obtención syngas y metanol; sin embargo, estas metodologías se basan en el extensivo uso de recursos naturales como el gas natural. En este trabajo se propone el uso de las corrientes de CO2 y H2S típicamente emitidas por plantas industriales y con la aplicación de métodos de optimización permite mejorar significativamente la obtención de productos de calidad, disminuyendo los costos y obteniendo altos rendimientos de producción de syngas. Se identificaron varias opciones de integración energética con plantas de potencia, además de identificar los mejores productos de valor agregado que se pueden obtener a partir del syngas generado. La propuesta contempla el uso de simuladores de procesos como Aspen Plus® y Aspen Hysys ® acoplado con métodos de optimización multi-objetivo. En el trabajo se involucrarán métricas para la evaluación técnica-económica-ambiental que están relacionadas con la valorización de las emisiones consideradas.