Extracción de kerogeno de pizarras bituminosas con fluidos supercríticos

Abstract

La extracción de las pizarras bituminosas de Puertollano con tolueno supercrítico (Tc =319oC, Pc=41 bar) representa una alternativa a los procesos tradicionales de pirólisis.En este trabajo se ha estudiado la extracción en lecho fijo en el intervalo 309-398º C y 35-86 bar observándose que el rendimiento de la extracción esta influido únicamente por la temperatura. El efecto del diámetro de partícula y la altura de lecho han proporcionado rendimientos en el intervalo de 42 a 64% de la materia orgánica. Esta variabilidad esta explicada por múltiples factores: longitud del lecho, diámetro de partícula, fracción de huecos y tiempo de residencia.La extracción con tolueno supercrítico genera aproximadamente 100 kg bitumen/t a 380oC y 80 bares, este rendimiento es superior al obtenido con pirolisis a las mismas temperaturas. El bitumen extraído presenta una composición de hidrocarburos lineales en el intervalo C11-C17 que lo hace muy atractivo para su posterior aprovechamiento.La superficie específica de las pizarras aumenta con el rendimiento de extracción pasando de 13m2/g a 40 m2/g después de la extracción supercrítica. Esto convierte a las pizarras bituminosas agotadas en un material con buenas propiedades adsorbentes.La combustión de las pizarras agotadas se presenta como una alternativa al aprovechamiento integral de las pizarras bituminosas. Las energías de activación del proceso de combustión se encuentran en el intervalo de 70 kJ/mol la cual aumenta con el grado de coquización de la materia orgánica. La desconvolucion de la extracción ha demostrado que las cinéticas de absorbancia deben ser corregidas para el tiempo medio de residencia y para el cambio de densidad que experimenta el fluido de proceso.

The extraction of Puertollano oil shale with supercritical toluene (Tc =319oC, Pc=41 bar) represents an alternative to the traditional pyrolisis processes to recover the organic matter.Bitumen form the oil shale has been extracted in the range of 309-398oC and 35 86 bar. The extraction process is controlled by the temperature effect, which increases the extraction yield. The effect of the particle size and the fixed bed height was studied as well. The yield ranged from 42 to 64% and it is explained by the differences in particle size, bed height, void fraction and residence time.The supercritical extraction provides with 100 kg bitumen/metric tone of oil shale at 380oC and 80 bar. This yield is higher than the corresponding to pyrolisis at similar temperature. The chemical analysis of the extracted toluene shows that most of the compounds found in the bitumen correspond to the fraction C11-C17. This type hydrocarbon fraction is a source of fuels and they have very low levels of sulphur what make them much more attractive to process them.The specific surface changes from 13 m2/g (raw material) to 40m2/g after supercritical extraction. Thus, the depleted oil shale can be used as adsorbent in different applications.The combustion of the depleted oil shale represents another alternative to the global use of the oil shale. The activation energy of the process is 70 kJ/mol and depends on the percentage of coke present in the organic matter.The study of the kinetics of supercritical extraction in a pilot plant has been developed using deconvolution techniques. FFT transform combined with stochastic methods has been used to estimate the real kinetics at the exit of the extractor.