Método y dispositivo para la eliminación de alquitranes de gas de síntesis obtenido durante la gasificación de biomasa.

Método para la gasificación de biomasa en un reactor (3) a una temperatura de entre 600 y1300°C y purificación del flujo de gas resultante del reactor para la eliminación de alquitranes de dicho flujo de gas, comprendiendo la eliminación de dichos alquitranes en dos fases,

donde en la primera fase de limpieza

(8) el gas del reactor (3) se satura a una temperatura de entre 250 y 900°C con un primer fluido basado en hidrocarburo que comprende hidrocarburos aromáticos y donde en una segunda fase de limpieza (18) después de la primera fase de limpieza (8) los alquitranes restantes son absorbidos del gas con un segundo fluido basado en hidrocarburo,

donde una mezcla de los alquitranes y el primer fluido basado en hidrocarburo resultante de la primera fase de limpieza se lleva a una primera fase de separación (23) separada de dicho segundo fluido basado en hidrocarburo, caracterizado por el hecho de que en dicha primera fase de separación (23) la mezcla de alquitranes y el primer fluido basado en hidrocarburo se separan basándose en la temperatura de evaporación, y donde la parte ligera resultante de la primera fase de separación se añade al flujo de gas del reactor (3) en la primera fase de limpieza (8) y donde se elimina la parte pesada

Tipo: Patente Internacional (Tratado de Cooperación de Patentes). Resumen de patente/invención. Número de Solicitud: PCT/NL2010/050622.

Solicitante: STICHTING ENERGIEONDERZOEK CENTRUM NEDERLAND.

Nacionalidad solicitante: Países Bajos.

Dirección: WESTERDUINWEG 3 1755 LE PETTEN PAISES BAJOS.

Inventor/es: KUIPERS, JOHANNES, ZWART,ROBIN WILLEM RUDOLF, BOS,ALEXANDER.

Fecha de Publicación: .

Clasificación Internacional de Patentes:

  • SECCION C — QUIMICA; METALURGIA > INDUSTRIAS DEL PETROLEO, GAS O COQUE; GAS DE SINTESIS... > PURIFICACION O MODIFICACION DE LA COMPOSICION QUIMICA... > Purificación de los gases combustibles que contienen... > C10K1/18 (aceites minerales)
  • SECCION C — QUIMICA; METALURGIA > INDUSTRIAS DEL PETROLEO, GAS O COQUE; GAS DE SINTESIS... > PRODUCCION DE GASES QUE CONTIENEN MONOXIDO DE CARBONO... > Producción de gases que contienen monóxido de carbono... > C10J3/84 (con medios para eliminar lodos o alquitrán del gas)

PDF original: ES-2493891_T3.pdf

 

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Fragmento de la descripción:

Método y dispositivo para la eliminación de alquitranes de gas de síntesis obtenido durante la gasificación de biomasa

[1] La presente invención se refiere a un método para la gasificación de biomasa en un reactor de acuerdo con el preámbulo mostrado en la reivindicación 1.

[2] Tal método es conocido por WO 28/1717 A2 del propietario de la patente y divulga un método y sistema donde el gas que sale de un reactor de biomasa está sometido a un flujo de aceite. El aceite sobrante se recircula y tras filtrar el polvo del mismo se reutiliza para contactar con el gas del reactor. El aceite adicional se recibe a partir de un dispositivo de separación de corriente descendente en el que el se Introduce el gas.

[3] En WO 3/18723 del propietario de patente se describe que un sistema denominado OLGA está específicamente diseñado para la gasificación de biomasa. El gas resultante de la gasificación está sometido a un tratamiento de limpieza de dos fases con el fin de eliminar alquitranes. En una primera fase el gas se condensa en un primer flujo de limpieza el cual es un aceite. Puede producirse saturación por ejemplo por el derrame de aceite en la corriente de gas.

[4] En una segunda fase el aceite se usa para absorber los alquitranes restantes en una columna de absorción.

[5] Tras su uso el aceite cargado con alquitranes se vierte en un separador donde las partes pesadas se devuelven al gaslflcador de biomasa y las partes más ligeras son usadas además como aceite para el proceso anteriormente descrito.

[6] Aunque teóricamente es un sistema con un buen funcionamiento, en la práctica reveló que tras un periodo de funcionamiento en el cual la limpieza resultó muy eficaz, posteriormente, al menos durante la primera fase de limpieza, una parte considerable del gas no se enfrió y los alquitranes no se condensaron, necesitando ser apartados en la segunda fase de absorción. No obstante, el absorbedor usado para este fin debería tener unas dimensiones relativamente pequeñas y por lo tanto no podía usarse a temperaturas más altas. Esto significa que la eficiencia de la primera fase de limpieza no resulta ser como podría haberse esperado. Además, la calidad del aceite cambia con el tiempo causando problemas en relación con la manipulación en el sistema, requiriendo alguna forma de recuperación del aceite. Más particularmente, la distribución entre los componentes más ligeros y más pesados cambia en la dirección de los componentes más pesados creando una viscosidad significativamente mayor y una extracción de los alquitranes de menor eficacia.

[7] El fin de la presente invención es superar este inconveniente y proporcionar una primera fase de limpieza en la que pueda eliminarse una cantidad considerable de alquitranes presentes en el gas y específicamente en la gasificación de biomasa.

[8] De acuerdo con la presente invención este objetivo se alcanza con un método con las características que aparecen en la reivindicación 1.

[9] Sorprendentemente se ha descubierto que con la utilización de hidrocarburos aromáticos la eficiencia en la primera fase de limpieza puede aumentarse considerablemente.

[1] Además, estos hidrocarburos aromáticos se someten a una fase de separación tras el uso de los mismos.

[11] En el concepto original de OLGA, se utilizaba como aceite limpiador un hidrocarburo alifático con una cadena molecular lineal como aceite limpiador.

[12] Se observa y puede explicarse que las propiedades de resolución de los componentes alquitranes aromáticos en un solvente aromático son mucho mejores que en un solvente alifático.

[13] Según una forma de realización preferida de la invención los hidrocarburos aromáticos son hidrocarburos que se corresponden con los hidrocarburos aromáticos de los alquitranes. Más particularmente, dichos hidrocarburos constan tanto de alquitranes ligeros como pesados. Un alquitrán relativamente ligero se define como un alquitrán que consta de entre tres y cuatro anillos de HAP.

[14] De acuerdo con la invención una primera mezcla consistente en el flujo de la primera limpieza y el alquitrán recibido de la misma son sometidos a un primer proceso de separación. En dicho proceso la separación se efectúa basándose en la temperatura de evaporación del componente relacionado en la primera mezcla. De acuerdo con la invención la parte más ligera resultante de dicha separación se añade al flujo de gas del reactor de gasificación y la parte

más pesada se descarga. Una fracción de esta parte pesada descargada puede ser devuelta a la entrada del reactor de blomasa, o, dado que esta fracción contiene mucha energía química, puede usarse con fines térmicos.

[15] Como ejemplo, la parte más ligera contiene uno o varios de entre etilbenceno, m/p-xileno, o-xileno+estireno, fenol, o-cresol, indeno, m/p-cresol, naftaleno, quinolina, isoquinolina, 2-metilnaftaleno, 1-metilnaftaleno, bifenilo, etenilnaftalino, acenaftileno, acenafteno, fluoreno, fenantreno, antraceno, fluoranteno, pireno y la parte más pesada contiene por ejemplo uno o varios de entre benzo[a]-antraceno, criseno, benzo[ó]fluoranteno, benzo[/r]fluoranteno, benzo[e]pireno, benzo[a]pireno, perileno, indeno[1,2,3-ccflperileno, dibenzo[a/7]antraceno, benzo[g/7/]perileno, coroneno.

[16] De acuerdo con otra forma de realización preferible, la primera mezcla no se somete directamente al primer proceso de separación sino que se almacena en un depósito intermedio. De este depósito intermedio parte de la primera mezcla se introduce en el primer separador descrito con anterioridad. Otra parte está sujeta a la primera fase de limpieza. Esto significa que la primera mezcla procedente del primer paso de limpieza está sólo parcialmente sometida al primer proceso de separación. Además, las sustancias pueden añadirse a tal depósito intermedio teniendo efecto en la viscosidad de la mezcla de las mismas. Más particularmente, el polvo procedente de carbono residual y cenizas puede usarse como sustancia a añadir para aumentar la viscosidad. Se menciona como ejemplo el polvo separado del gas del reactor de biomasa. Tal polvo puede separarse del gas en un paso previo a la primera fase de limpieza o tras la misma. Si la separación se efectúa antes del primer proceso de limpieza, preferiblemente se realiza una limpieza basada en gravedad tal como en un ciclón. Si la separación se efectúa tras la primera fase de limpieza, preferiblemente la separación se efectúa a través de un filtro electrostático.

[17] Tras la primera fase de limpieza se prepara una segunda fase de limpieza mediante absorción.

[18] Se observará que en este proceso pueden añadirse sustancias para mantener las propiedades de limpieza requeridas por el primer fluido. Se deberían realizar otros pasos adicionales para aumentar, mantener o reducir la temperatura pertinente en la posición relacionada.

[19] Se dispone de una segunda fase de limpieza para la corriente descendente de la primera fase de limpieza, la cual podría efectuarse por absorción mediante el uso de un aceite con una estructura de cadena molecular más lineal (aceite alifático). Podrían retirarse de manera muy eficaz cantidades relativamente menores de alquitrán con tal sistema de absorción de la corriente descendente. No obstante, es un requisito previo que en la primera fase de separación la mayor parte de los alquitranes hayan sido ya retirados.

[2] La invención también se refiere a un sistema de gasificación de la biomasa, que consta de un gasificador de biomasa con una entrada para la biomasa a gasificar y una salida para el gas resultante, conectándose dicha salida con un primer dispositivo de limpieza, el primer dispositivo de limpieza mencionado consta de una entrada conectada a dicha salida... [Seguir leyendo]

 


Reivindicaciones:

1. Método para la gasificación de biomasa en un reactor (3) a una temperatura de entre 6 y13°C y purificación del flujo de gas resultante del reactor para la eliminación de alquitranes de dicho flujo de gas, comprendiendo la eliminación de dichos alquitranes en dos fases,

donde en la primera fase de limpieza (8) el gas del reactor (3) se satura a una temperatura de entre 25 y 9°C con un primer fluido basado en hidrocarburo que comprende hidrocarburos aromáticos y donde en una segunda fase de limpieza (18) después de la primera fase de limpieza (8) los alquitranes restantes son absorbidos del gas con un segundo fluido basado en hidrocarburo,

donde una mezcla de los alquitranes y el primer fluido basado en hidrocarburo resultante de la primera fase de limpieza se lleva a una primera fase de separación (23) separada de dicho segundo fluido basado en hidrocarburo, caracterizado por el hecho de que en dicha primera fase de separación (23) la mezcla de alquitranes y el primer fluido basado en hidrocarburo se separan basándose en la temperatura de evaporación, y donde la parte ligera resultante de la primera fase de separación se añade al flujo de gas del reactor (3) en la primera fase de limpieza (8) y donde se elimina la parte pesada.

2. Método de acuerdo con la reivindicación 1, donde dicho primer de fluido comprende hidrocarburos aromáticos que se corresponden con los alquitranes por eliminar.

3. Método de acuerdo con las reivindicaciones 1 o 2, donde dicha parte ligera consta de uno o varios de entre etilbenceno, m/p-xileno, o-xileno+estireno, fenol, o-cresol, indeno, m/p-cresol, naftaleno, quinolina, isoquinolina, 2- metilnaftaleno, 1-metilnaftaleno, bifenilo, etenilnaftalino, acenaftileno, acenafteno, fluoreno, fenantreno, antraceno, fluoranteno, pireno y donde dicha parte pesada consta de uno o varios de entre benzo[a]antraceno, criseno, benzo[£>]- fluoranteno, benzo[/r]fluoranteno, benzo[e]pireno, benzo[a]pireno, perileno, indeno[1,2,3-cd]perileno, dibenzo[añ]antraceno, benzo[g/7/]perileno, coroneno.

4. Método de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que dicha mezcla de alquitranes y el primer fluido basado en hidrocarburo se introduce en un tampón (13) antes de la primera fase de separación (23), parte de dicha mezcla del tampón (13) es sometida a la primera fase de separación mencionada (23) y la otra parte de dicha mezcla del tampón (13) se reutiliza en la primera fase de limpieza mencionada (8).

5. Método de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, donde el gas del reactor (3) se limpia en un ciclón (5) antes de dicha primera fase de limpieza mencionada (8).

6. Método de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, donde el gas es limpiado con un filtro electrostático (15) entre la primera (8) y segunda (18) fase de limpieza mencionadas.

7. Método de acuerdo con las reivindicaciones 5 o 6, donde una parte no gaseosa resultante del ciclón (5) o del filtro electrostático (15) es suministrada al búfer mencionado (13).

8. Método de acuerdo con la reivindicación 7, donde la viscosidad del fluido del tampón se ajusta mediante el ajuste del suministro de parte no gaseosa.

9. Método de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, donde dicho segundo fluido basado en hidrocarburo comprende hidrocarburos lineales.

1. Sistema para la gasificación de biomasa (1) que comprende:

- un gasificador de biomasa (3) con una entrada (4) para la biomasa por gasificar y una salida (41) para el gas resultante del gasificador;

- un separador de gravitación (5) conectado a una salida (41), para la eliminación de polvo en el gas;

- un primer dispositivo de limpieza (8) que comprende un dispositivo de saturación, con una entrada (45) conectada con el separador (5), una entrada (46) para un primer fluido de limpieza, una salida (47) para el gas limpiado, y una salida (49) para el fluido por descargar;

- un filtro (15) conectado a la salida (47), para la eliminación de polvo en el gas,

- un absorbedor (18) conectado al filtro (15), con una entrada (19) y una salida (2) para el petróleo, y una salida (21) para el gas limpio;

- un recipiente para tampón (13) conectado con una salida (49), que tiene dos salidas (56,57) para el primer fluido de limpieza, estando la salida (56) conectada con la entrada (46); y

- una columna separadora (23) con una entrada (52) conectada a una salida (57), una entrada para el gas (24), una salida (5) para la parte más ligera conectada con una entrada (45) y una salida (51) para la parte más pesada

conectada con una descarga (3).

11. Sistema de acuerdo con la reivindicación 1, donde el recipiente para tampón (13) dispone de un suministro (35,37) para sustancias que aumentan la viscosidad.

12. Sistema de acuerdo con la reivindicación 11, donde el filtro (15) es un filtro de tipo electrostático, estando la descarga (16) del mismo conectada con el suministro (35) del recipiente para tampón (13).

13. Sistema de acuerdo con las reivindicaciones 11 o 12, en el que la descarga (7) del separador de gravitación (5) se 1 conecta con el suministro (37) del recipiente para tampón (13).