Procedimiento para convertir carbón.

Un procedimiento para convertir carbón en óxido de carbono, que comprende la puesta en contacto de carbón con vapor de agua en presencia de un material de tipo carnegeita de fórmula (Na2O)xNa2[Al2Si2O8], en la que 0

Procedimiento para convertir carbón Antecedentes

La invención se refiere, en general, a procedimientos para convertir el carbón en óxido de carbono.

En la industria petroquímica, hidrocarburos tales como el metano, propano, butano, heptano, gas licuado de petróleo, nafta, y gasóleo se someten a craqueo en aparatos, en presencia del 3 % en peso aproximadamente al 7 % en peso aproximadamente de vapor de agua, a temperaturas de entre 7 °C aproximadamente y 87 °C aproximadamente para producir definas ligeras tales como etileno y propileno. Algunas veces, hidrocarburos tales como los productos de cola de la destilación atmosférica y al vacío de aceite en bruto se someten a craqueo en aparatos a una temperatura en el intervalo de 48 °C aproximadamente a 6 °C aproximadamente en presencia del 1 % en peso aproximadamente al 2 % en peso aproximadamente de vapor de agua.

Durante los procedimientos de craqueo de hidrocarburos, normalmente se produce la acumulación de depósitos carbonosos (es decir, depósitos de coque) sobre las superficies de contacto de los componentes del aparato, por ejemplo, las superficies internas de los tubos radiantes del equipo del horno. Las superficies internas de los tubos radiantes quedan recubiertas gradualmente con una capa de coque que incrementa la temperatura del metal del tubo radiante (TMT) e incrementa la caída de temperatura a través de los serpentines radiantes. Además, la acumulación de coque afecta perjudicialmente a las características físicas de los componentes del aparato, tales como los tubos radiantes, al deteriorar las propiedades mecánicas como la rotura por tensión, la fatiga térmica, y la ductilidad.

Para descoquizar los componentes del aparato, el aparato se tiene que dejar fuera del servicio periódicamente. Normalmente, la descoquización se realiza mediante la combustión de los depósitos de coque con vapor de agua/aire a temperaturas de hasta 1 °C. Dichas operaciones de descoquización son necesarias cada 1 a 8 días aproximadamente, dependiendo del modo de operación, los tipos de hidrocarburos, y dan lugar a una pérdida en la producción puesto que para dicha operación de descoquización se debe detener la introducción de hidrocarburos.

Para superar las desventajas de la acumulación de coque sobre los componentes del aparato, tales como las superficies internas del tubo del horno, se han considerado diferentes procedimientos. Estos enfoques incluyen: por ejemplo, la gasificación catalítica de coque para producir óxido de carbono (CO/CO2) e hidrógeno como en el documento de Estados Unidos 29/166259. No obstante, hasta la fecha se sigue buscando un procedimiento eficaz para la gasificación del coque, es decir, la conversión de carbón en óxido de carbono (CO y/o CO2). En el documento de Estados Unidos 3.733.186 se desvela un procedimiento de gasificación de flujo controlado en dos etapas.

Por tanto, es deseable proporcionar un procedimiento para la conversión de carbón en óxido de carbono y un procedimiento y un aparato para el craqueo de hidrocarburos, en el que se reduzca/mitigue eficazmente la acumulación de depósitos de coque.

La carnegeita es la forma a alta temperatura de la Na[AISi4]-nefelina, que se puede preparar recociendo la nefelina por encima de 153 K (1256,85 °C) con la posterior inactivación a temperatura ambiente. Se ha informado del intercalado de óxido de calcio en la Na[AISi4]-carnegeita para obtener compuestos (Na2O)< 33Na[AISiO4] en un artículo titulado "Interstitial Cristobalite-type Compounds (Na2O)< 33Na[AISiO4]" y publicado en el JOURNAL OF SOLID STATE CHEMISTRY 61, 4-46 (1986). También se ha informado de NasAUSUO-is en Beitrage zur Beaktionsfahigkeit der silicate bei niedrigen temperaturen, II. Mitteilung., Die Strukturen Na2-reicher carnegieite., Von Werner Borchert und Jurgen Keidel, Heidelberg, Mit 6 Textabbildungen, (Eingegangen am 17, Marz 1947). No obstante, parece haber pocos (si es que lo hay) o ningún informe acerca de cómo usar esta clase de materiales de tipo carnegeita intercalados con o ricos en Na2.

Breve descripción

En un aspecto, la invención se refiere a un procedimiento para la conversión de carbón en un óxido de carbono, que comprende: la puesta en contacto de carbón con vapor de agua en presencia de un material de tipo carnegeita de fórmula (Na2)xNa2[AÍ2SÍ28], en la que <x<1.

Dibujos

Estas y otras características, aspectos, y ventajas de la presente invención se comprenderán mejor después de la lectura de la descripción detallada con referencia a los dibujos acompañantes, en los que:

la Figura 1 muestra los porcentajes de reducción en peso del negro de carbón en la muestra 1 y la muestra 2 después de que la muestra 1 y la muestra 2 se hayan expuesto a la mezcla de helio-vapor de agua comparado antes de su exposición a diferentes temperaturas;

la Figura 2 muestra la concentración de dióxido de carbono generado después de que la muestra 1 y la muestra 2 se hayan expuesto a la mezcla de helio-vapor de agua a diferentes temperaturas;

la Figura 3 muestra una parte de un tubo de horno usado de acuerdo con una realización de la presente invención; y la Figura 4 muestra una vista en sección transversal a lo largo de la línea A-A de la Figura 3.

Descripción detallada

En un aspecto, la Invención se refiere a un procedimiento para la conversión de carbón en un óxido de carbono, que comprende: la puesta en contacto con vapor de agua en presencia de un material de tipo carnegeita de fórmula (Na2)xNa2[Al2S¡28], en la que <x<1.

En algunas realizaciones, el contacto se produce a una temperatura en el intervalo de 4 °C aproximadamente a 1 °C aproximadamente, o preferentemente de 45 °C aproximadamente a 95 °C aproximadamente, o de 5 °C aproximadamente a 95 °C aproximadamente, o preferentemente de 75 °C aproximadamente a 95 °C aproximadamente. El óxido de carbono comprende dióxido de carbono y/o monóxido de carbono.

En algunas realizaciones, el material de tipo carnegeita está cubierto a la superficie de contacto.

En algunas realizaciones, la superficie de contacto comprende un recubrimiento de Na4AI2SÍ29 de tipo carnegeita.

El recubrimiento del material de tipo carnegeita se puede aplicar usando diferentes procedimientos, por ejemplo, pulverización de plasma al aire, recubrimiento en suspensión, recubrimiento de sol-gel, y recubrimiento en solución. En algunas realizaciones, el material de carnegeita se recubre usando el procedimiento de recubrimiento en suspensión.

El aparato puede ser cualquier aparato en el que se realice el craqueo de hidrocarburos. En algunas realizaciones, el aparato comprende al menos uno de un tubo de horno, un empalme tubular, un recipiente de reacción, y un tubo radiante.

En referencia a la Figura 3 y Figura 4, un tubo de horno 1 usado de acuerdo con una realización de la invención comprende una superficie de contacto 12 accesible a al menos un hidrocarburo (no mostrado) que fluye a través de su cavidad 14.

En algunas realizaciones, el material de tipo carnegeita tiene la fórmula Na4AI2Si29.

En algunas realizaciones, el material de tipo carnegeita es una mezcla de materiales de fórmula (Na2)xNa2[AI2Si28].

Definiciones

Como se usa en este documento, el término "aparato" se refiere pero no está limitado a al menos uno de un tubo de horno, un empalme tubular, un recipiente de reacción, y un tubo radiante, usado en procedimientos petroquímicos.

Como se usa en este documento, el término "craqueo de hidrocarburos" se refiere, pero sin estar limitado a, procedimientos en los que hidrocarburos tales como el metano, propano, butano, heptano, gas licuado de petróleo, Nafta y gasóleo se someten a craqueo en aparatos, en presencia del 3 % en peso aproximadamente al 7 % en peso aproximadamente de vapor de agua, a temperaturas de entre 7 °C aproximadamente y 87 °C aproximadamente para producir olefinas ligeras tales como etileno y propileno. Algunas veces, hidrocarburos como los productos de cola de la destilación atmosférica y al vacío de aceite en bruto se someten a craqueo en aparatos a una temperatura en el intervalo de 48 °C aproximadamente a 6 °C aproximadamente en presencia del 1 % en peso aproximadamente al 2 % en peso aproximadamente de vapor de agua.

Como se usa en este documento, el término "coque" se refiere, pero sin estar limitado a, sólidos o líquidos o particulados o macromoléculas carbonosas que forman el sólido o líquido carbonoso, que proceden del carbón, petróleo, madera, hidrocarburos y otros materiales que contienen carbono y que incluyen, por ejemplo, negro de carbón, alquitrán y coque pirolítico existente en los hornos de craqueo de hidrocarburos.

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1. Un procedimiento para convertir carbón en óxido de carbono, que comprende la puesta en contacto de carbón con vapor de agua en presencia de un material de tipo carnegeita de fórmula (Na2)xNa2[Al2SÍ28], en la que <x<1.

2. El procedimiento de la reivindicación 1, en el que la puesta en contacto se produce a una temperatura en el 5 Intervalo de 4 °C a 1 °C.

3. El procedimiento de la reivindicación 1, en el que la puesta en contacto se produce a una temperatura en el Intervalo de 45 °C a 95 °C.

4. El procedimiento de la reivindicación 1, en el que la puesta en contacto se produce a una temperatura en el Intervalo de 5 °C a 95 °C.

5. El procedimiento de la reivindicación 1, en el que la puesta en contacto se produce a una temperatura en el

Intervalo de 75 °C a 95 °C.

6. El procedimiento de la reivindicación 1, en el que el material de tipo carnegeita tiene la fórmula Na4AI2S¡29.

7. El procedimiento de la reivindicación 1, en el que el material de tipo carnegeita es una mezcla de materiales con la fórmula (Na2)xNa2[Al2S¡28].

8. El procedimiento de la reivindicación 1, en el que el óxido de carbono comprende dióxido de carbono.

9. El procedimiento de la reivindicación 8, en el que el óxido de carbono comprende monóxldo de carbono.