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Cubic Instruments ofrece mayor precisión y fiabilidad con el sistema analítico Raman por láser LRGA-6000 para el proceso de pirólisis del caucho

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Soluciones láser Raman de Cubic Instruments para una supervisión fiable del proceso de pirólisis del caucho

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Antecedentes: Convertir neumáticos usados en recursos valiosos

Una empresa medioambiental de Guangzhou (China) gestiona una instalación de reciclado de neumáticos de desecho con apoyo gubernamental que produce principalmente negro de humo a partir de su propia tecnología de conversión de residuos en energía (WTE). El objetivo del proyecto es proteger el medio ambiente y obtener beneficios económicos mediante la recuperación de productos valiosos como el negro de humo, el fuelóleo y el gas de pirólisis a partir de neumáticos usados. Los materiales recuperados son importantes materias primas para diversas industrias, como la fabricación de caucho, la producción de combustible y la síntesis química.

La empresa se puso en contacto con Cubic Instruments en busca de un equipo de análisis de gases fiable y de alta precisión que pudiera proporcionar una monitorización continua de múltiples componentes gaseosos durante el proceso de pirólisis con el fin de mejorar la eficiencia de la producción y la seguridad del proceso.

Desafío: Monitorización de parámetros de gas complejos en múltiples etapas de producción

La planta de producción opera una línea de producción con ocho hornos de gasificación continuos, que constan de seis hornos de pirólisis de alta temperatura y dos hornos de purificación. El proceso de pirólisis del caucho tiene lugar en un entorno anaeróbico con una presión micro-negativa mantenida con precisión a temperaturas de entre 200 y 450 ºC, lo que exige un estricto control del proceso para mantener unas condiciones de reacción óptimas.

Debido a la complejidad de la reacción de pirólisis, la estabilidad del proceso planteaba un reto importante. Era necesario controlar con precisión los parámetros específicos de los gases en las distintas fases de la reacción:

- Etapa inicial: Monitorización de los niveles de CH4 para garantizar el inicio adecuado de la reacción y establecer las condiciones óptimas de descomposición térmica. La medición precisa del metano sirve como indicador crítico de la progresión y eficiencia de la reacción.

- Etapa de reacción principal: Controlar los niveles de oxígeno para evitar riesgos de combustión incontrolada o explosión, manteniendo al mismo tiempo el entorno anaeróbico ideal necesario para la formación de productos de alta calidad. Las cantidades de oxígeno pueden afectar significativamente tanto a la seguridad del proceso como a la calidad del producto.

- Etapa final: Análisis de hidrocarburos pesados (C5+) para optimizar la producción de negro de humo mediante el control de la materia prima y el ajuste de los parámetros de reacción. La composición de estos hidrocarburos influye directamente en la calidad y las propiedades del producto de negro de humo.

Por ello, la empresa necesitaba una solución de supervisión completa que pudiera proporcionar mediciones precisas y en tiempo real de varios componentes gaseosos simultáneamente en varios puntos críticos del proceso de producción, como las entradas de reacción, el interior de los hornos y las salidas de negro de humo, para garantizar tanto la eficacia de la producción como la seguridad del proceso.

Solución: Tecnología láser Raman avanzada para un análisis exhaustivo

Cubic Instruments, fabricante líder de analizadores de gases superiores, ha aprovechado la madura plataforma tecnológica de Cubic de tecnología de espectroscopia Raman láser y ha desarrollado el LRGA-6000, un sistema analítico avanzado que ofrece mediciones de gases de alta precisión en diversas condiciones industriales complejas y peligrosas.

Basado en el principio de la dispersión Raman láser, el LRGA-6000 excita, recoge, procesa e identifica los espectros de dispersión Raman característicos de los gases medidos para lograr análisis cualitativos y cuantitativos con una precisión excepcional. El sistema permite la monitorización simultánea de más de 13 componentes gaseosos diferentes, incluidos CO, CO2, CH4, C2H2, C2H4, C2H5, C3H8, H2O, NH3, iC4, nC4 y gases diatómicos homonucleares cruciales como H2, N2 y O2, que suelen ser difíciles de detectar con los métodos analíticos GC convencionales.

Mediante un diseño flexible de muestreo multicanal, una sola unidad LRGA-6000 puede realizar la monitorización de múltiples puntos críticos a lo largo de todo el proceso de gasificación. Con una cobertura completa, el sistema permite la monitorización de CH4 en las entradas de reacción, O2 en el interior del horno y C5+ en las salidas de negro de humo. La amplia capacidad analítica del LRGA-6000 elimina la necesidad de múltiples instrumentos especializados, reduciendo significativamente la complejidad del sistema, simplificando el proceso operativo y mejorando tanto la coherencia de los datos como la eficiencia del mantenimiento.

Principales ventajas del LRGA-6000

El sistema LRGA-6000 ofrece resultados de medición de alta precisión con un amplio rango de detección del 0,1% al 100%, proporcionando mediciones precisas de la concentración de gas esenciales para la optimización de procesos. Su rápido tiempo de respuesta en segundos permite realizar análisis en tiempo real, lo que permite realizar ajustes inmediatos en el control del proceso e intervenciones de seguridad para mantener unas condiciones de reacción óptimas durante todo el ciclo de producción.

Además, el sistema garantiza una supervisión continua mediante mediciones no destructivas, manteniendo ininterrumpidas las operaciones de producción. El análisis integrado de la calidad del gas en tiempo real permite calcular índices clave como el valor calorífico y el índice de Wobbe, lo que ayuda a optimizar el proceso y garantiza una calidad constante del producto.

Además de sus ventajas de rendimiento, el LRGA-6000 reduce significativamente los costes de mantenimiento. No requiere consumibles como válvulas, hornos, columnas o gases portadores en los sistemas de cromatografía de gases (GC), lo que minimiza los requisitos de mantenimiento, reduce el tiempo de inactividad y disminuye los costes operativos, convirtiéndolo en una solución rentable y eficaz para el análisis de gases industriales.

Resultados e impacto: Producción optimizada con mayores beneficios para la seguridad y el medio ambiente

Tras la exitosa implantación del LRGA-6000 en sustitución del sistema GC utilizado anteriormente, la empresa medioambiental ha logrado un control preciso de su proceso de pirólisis, manteniendo al mismo tiempo estrictas normas de seguridad. Las amplias capacidades de monitorización del sistema LRGA-6000 han optimizado la eficiencia de la producción y la utilización de los recursos, han garantizado la calidad constante del producto y la estabilidad del proceso, y han reducido los costes operativos gracias a la minimización de los requisitos de mantenimiento.

Al integrar el avanzado sistema analítico de gases de Cubic Instruments, la instalación ha reforzado su capacidad de reciclado sostenible de neumáticos usados, procesando decenas de miles de toneladas de neumáticos usados al año y maximizando los beneficios medioambientales y económicos.