Procedimiento e instalación para la conversión de dióxido de carbono en monóxido de carbono.

Procedimiento para la conversión de dióxido de carbono CO2 en monóxido de carbono CO

, que presenta las siguientes etapas:

disociar un fluido que contiene hidrocarburo en carbono e hidrógeno en un convertidor de hidrocarburos mediante un aporte de energía, que se produce al menos parcialmente mediante calor,

en el que el carbono y el hidrógeno tras la disociación presentan una temperatura de al menos 200 ºC;

conducir al menos una parte del carbono, que se obtuvo a partir de la disociación, desde el convertidor de hidrocarburos hacia un convertidor de CO2;

introducir CO2, que procede de una central de combustión o de otro procedimiento industrial que genera cantidades adecuadas de CO2, en el convertidor de CO2;

mezclar el gas de CO2 con la al menos una parte del carbono, que se obtuvo a partir de la disociación, en donde el carbono obtenido mediante la disociación en el mezclado con el gas CO2 se ha enfriado en como máximo el 50 % en ºC con respecto a su temperatura tras la disociación;

convertir al menos una parte del gas CO2 y del carbono obtenido mediante la disociación en CO a una temperatura de 800 ºC a 1700 ºC.

Tipo: Patente Internacional (Tratado de Cooperación de Patentes). Resumen de patente/invención. Número de Solicitud: PCT/EP2012/005309.

Solicitante: CCP Technology GmbH.

Nacionalidad solicitante: Alemania.

Dirección: Weissenburgerstrasse 7 81667 München ALEMANIA.

Inventor/es: KÜHL,OLAF.

Fecha de Publicación: .

Clasificación Internacional de Patentes:

  • SECCION C — QUIMICA; METALURGIA > INDUSTRIAS DEL PETROLEO, GAS O COQUE; GAS DE SINTESIS... > CRACKING DE LOS ACEITES DE HIDROCARBUROS; PRODUCCION... > C10G2/00 (Producción de mezclas líquidas de hidrocarburos de composición no definida a partir de óxidos de carbono)
  • SECCION C — QUIMICA; METALURGIA > QUIMICA INORGANICA > ELEMENTOS NO METALICOS; SUS COMPUESTOS (procesos... > Carbono; Sus compuestos (C01B 21/00, C01B 23/00  tienen... > C01B31/02 (Preparación de carbono (por medio de sobrepresión, p. ej. para la formación de diamantes, B01J 3/06; por crecimiento de cristales C30B ); Purificación)
  • SECCION C — QUIMICA; METALURGIA > QUIMICA INORGANICA > ELEMENTOS NO METALICOS; SUS COMPUESTOS (procesos... > Carbono; Sus compuestos (C01B 21/00, C01B 23/00  tienen... > C01B31/18 (Monóxido de carbono)
  • SECCION C — QUIMICA; METALURGIA > INDUSTRIAS DEL PETROLEO, GAS O COQUE; GAS DE SINTESIS... > PRODUCCION DE GASES QUE CONTIENEN MONOXIDO DE CARBONO... > C10J3/00 (Producción de gases que contienen monóxido de carbono e hidrógeno, p.ej. gas de síntesis o gas ciudad, a partir de materiales carbonosos sólidos por procesos de oxidación parcial utilizando oxígeno o vapor)
  • SECCION C — QUIMICA; METALURGIA > QUIMICA INORGANICA > ELEMENTOS NO METALICOS; SUS COMPUESTOS (procesos... > Hidrógeno; Mezclas gaseosas que contienen hidrógeno;... > C01B3/24 (de hidrocarburos)
  • SECCION C — QUIMICA; METALURGIA > INDUSTRIAS DEL PETROLEO, GAS O COQUE; GAS DE SINTESIS... > PURIFICACION O MODIFICACION DE LA COMPOSICION QUIMICA... > Modificación de la composición química de los... > C10K3/06 (por mezcla con gases)

PDF original: ES-2548056_T3.pdf

 

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Fragmento de la descripción:

Procedimiento e instalación para la conversión de dióxido de carbono en monóxido de carbono La presente invención se refiere a un procedimiento y una instalación para la generación de monóxido de carbono a partir de hidrocarburos y CO2.

Como gases de escape en el contexto de la obtención de energía y en el marco de otros procedimientos industriales se producen grandes cantidades de dióxido de carbono (CO2) , que se considera como sustancia nociva climática. Se realizan grandes esfuerzos para evitar la producción de dióxido de carbono. Además se intenta separar y almacenar el dióxido de carbono producido de los gases de escape. Un ejemplo es el almacenamiento de CO2 o carboncapture-to-storage, abreviado como CCS, debiéndose separar el CO2 de gases de escape, debiéndose comprimir y almacenar en formaciones geológicas adecuadas. El procedimiento CCS es caro, consume mucha energía, es limitativo en las capacidades de almacenamiento y se rechaza fuertemente por la población afectada por diversos motivos. La aplicabilidad técnica y política parece fracasada actualmente al menos en Alemania.

Otra posibilidad es usar dióxido de carbono como materia prima para otros procedimientos industriales, por ejemplo como materia prima en la industria de plásticos para poliuretano, tal como sigue Bayer AG en el proyecto CO2RRECT. Este uso como materia prima es por lo que respecta a la cantidad sólo una aplicación muy concreta, dado que la producción mundial de los productos objetivo de la aplicación es demasiado baja para hacer reaccionar una proporción notable del dióxido de carbono emitido.

Ninguno de estos conceptos ha conducido hasta ahora a aplicaciones que unan cantidades más grandes de dióxido de carbono o sean socialmente aceptables en la realización.

El gas de síntesis, o de manera abreviada sintegas, es una mezcla gaseosa de monóxido de carbono e hidrógeno que puede presentar además dióxido de carbono. El gas de síntesis se genera por ejemplo mediante gasificación de combustible que contiene carbono para dar un producto gaseoso, el gas de síntesis, que tiene un cierto valor calorífico. El gas de síntesis tiene aproximadamente un 50 % de la densidad de energía de gas natural. El gas de síntesis puede quemarse y por consiguiente puede usarse como fuente de combustible. El gas de síntesis puede usarse adicionalmente como producto intermedio para la generación de otros productos químicos. El gas de síntesis puede generarse por ejemplo mediante gasificación de carbono o desechos. En la generación del gas de síntesis se lleva a reacción por ejemplo carbono con agua o un hidrocarburo con oxígeno. Existen tecnologías disponibles comercialmente para procesar gas de síntesis, para generar finalmente gases industriales, fertilizantes, sustancias químicas y otros productos químicos. En la mayoría de las tecnologías conocidas (por ejemplo reacción de desplazamiento de agua) para la generación y conversión de gas de síntesis existe, sin embargo, el problema de que en la síntesis de la cantidad necesaria de hidrógeno se genera una cantidad mayor de CO2 en exceso que llega al medioambiente a su vez como gas perjudicial para el clima. En otra técnica conocida para la fabricación de gas de síntesis, la oxidación parcial de metano según la ecuación 2 CH4 + O2 2 CO + 4 H2, puede obtenerse una proporción máxima de H2:CO de 2, 0. El inconveniente es sin embargo el uso de oxígeno puro que debe prepararse con gasto de energía.

Además se indica el documento DE 276 098 A1 que describe un aprovechamiento material más profundo de gas natural en instalaciones de reformado con vapor. En particular se describe entre otras cosas un procedimiento para la obtención de hollín a partir de gas natural por medio de una pirólisis por arco de plasma. Además el documento US 4 040 976 muestra el tratamiento de un material que contiene carbono, en particular carbono con dióxido de carbono para la generación de un gas de monóxido de carbono. A este respecto se mezcla el dióxido de carbono inicialmente con material que contiene carbono y a continuación se calienta en un reactor con dióxido de carbono caliente rápidamente con una velocidad de > 500 ºC/s y a continuación se enfría rápidamente, encontrándose la fase de calentamiento entre 0, 1 ms a 50 ms y manteniéndose el tiempo de permanencia total de los reactivos en un espacio de tiempo de 10 ms a 5 s. Por el documento US 4 190 636 se conoce además la fabricación de monóxido de carbono en un plasma. Según esto se genera un plasma de dióxido de carbono, en el que se introduce carbono sólido. Los productos resultantes se enfrían bruscamente y se filtran para obtener monóxido de carbono.

El documento EP 0 219 163 A2 da a conocer un procedimiento para la generación de gas de síntesis, en el que en un primer recinto de reactor se disocian hidrocarburos en carbono e hidrógeno y se transfiere el carbono a un segundo recinto de reacción para la reacción con vapor de agua.

En el documento GB 873 213 A se describe un procedimiento para la generación de gas de síntesis, en el que en primer lugar en un catalizador se disocian hidrocarburos en carbono y entonces el catalizador con el carbono depositado en el mismo se solicita con dióxido de carbono.

Por tanto, un objetivo es prever un procedimiento para la conversión de CO2, que pueda reducir de manera eficaz la cantidad de dióxido de carbono emitido por procedimientos industriales y permita eventualmente la generación de productos químicos necesarios.

La invención prevé un procedimiento según una de las reivindicaciones 1, 7 o 9 así como un dispositivo según una de las reivindicaciones 18, 14 o 16. Otras configuraciones resultan de las reivindicaciones independientes.

En particular, un procedimiento para la conversión de dióxido de carbono CO2 en monóxido de carbono CO presenta la disociación de un fluido que contiene hidrocarburo en carbono e hidrógeno en un convertidor de hidrocarburos mediante un aporte de energía, que se produce al menos parcialmente por calor, en el que el carbono y el hidrógeno presentan tras la disociación una temperatura de al menos 200 ºC.

Al menos una parte del carbono que se obtuvo a partir de la disociación se conduce desde el convertidor de hidrocarburos a un convertidor de CO2.

El CO2 que proviene de una central de combustión o de otro procedimiento industrial que genere cantidades adecuadas de CO2 se introduce en el convertidor de CO2.

El gas CO2 se mezcla a continuación con la al menos una parte del carbono que se obtuvo a partir de la disociación, habiéndose enfriado el carbono obtenido mediante la disociación en el mezclado con el gas CO2 en como máximo el 50 % en ºC con respecto a su temperatura tras la disociación y se convierte al menos una parte del gas CO2 y del carbono obtenido mediante la disociación a una temperatura de 800 ºC a 1700 ºC en CO. Este procedimiento permite de manera sencilla y eficaz una conversión de CO2 en CO, usándose al menos una parte de la energía necesaria para la facilitación de carbono (mediante disociación de un hidrocarburo) en forma de calor para la conversión.

Esto se aplica en particular cuando la disociación se realiza a una temperatura superior a 1000 ºC y el carbono con una temperatura de al menos 800 ºC se mezcla con el gas CO2, dado que en este caso no debe proporcionarse nada o sólo una cantidad de calor adicional más baja para la conversión. Preferentemente se proporciona el calor necesario para la obtención de la temperatura de 800 ºC a 1700 ºC (en particular aproximadamente 1000 ºC) para la conversión de CO2 esencialmente de manera completa mediante el calor que se usa para la disociación del fluido que contiene hidrocarburo. Esencialmente significa... [Seguir leyendo]

 


Reivindicaciones:

1. Procedimiento para la conversión de dióxido de carbono CO2 en monóxido de carbono CO, que presenta las siguientes etapas:

disociar un fluido que contiene hidrocarburo en carbono e hidrógeno en un convertidor de hidrocarburos mediante un aporte de energía, que se produce al menos parcialmente mediante calor, en el que el carbono y el hidrógeno tras la disociación presentan una temperatura de al menos 200 ºC; conducir al menos una parte del carbono, que se obtuvo a partir de la disociación, desde el convertidor de hidrocarburos hacia un convertidor de CO2; introducir CO2, que procede de una central de combustión o de otro procedimiento industrial que genera cantidades adecuadas de CO2, en el convertidor de CO2; mezclar el gas de CO2 con la al menos una parte del carbono, que se obtuvo a partir de la disociación, en donde el carbono obtenido mediante la disociación en el mezclado con el gas CO2 se ha enfriado en como máximo el 50 % en ºC con respecto a su temperatura tras la disociación; convertir al menos una parte del gas CO2 y del carbono obtenido mediante la disociación en CO a una temperatura de 800 ºC a 1700 ºC.

2. Procedimiento para la conversión de CO2 en CO según la reivindicación 1, en el que se realiza la disociación a una temperatura superior a 1000 ºC y el carbono con una temperatura de al menos 800 ºC se mezcla con el gas CO2; procediendo el calor necesario para la obtención de la temperatura de 800 ºC a 1700 ºC para la conversión de CO2 preferentemente y esencialmente de manera completa del calor que se proporciona para la disociación del fluido que contiene hidrocarburo.

3. Procedimiento para la conversión de CO2 en CO según una de las reivindicaciones anteriores, en el que el carbono obtenido mediante la disociación y el hidrógeno obtenido mediante la disociación se mezclan conjuntamente con el gas CO2.

4. Procedimiento para la conversión de CO2 en CO según una de las reivindicaciones 1 o 2, en el que el carbono obtenido mediante la disociación se separa, antes del mezclado con el gas CO2, del hidrógeno obtenido mediante la disociación.

5. Procedimiento para la conversión de CO2 en CO según una de las reivindicaciones anteriores, en el que al menos una parte del calor de al menos de una parte del carbono y/o del hidrógeno obtenidos mediante la disociación y/o del CO tras la conversión se usa para el precalentamiento del gas CO2 antes del mezclado con el carbono y/o para la generación de corriente eléctrica, que en particular se proporciona como soporte energético para el aporte de energía para la disociación del fluido que contiene hidrocarburo.

6. Procedimiento para la conversión de CO2 en CO según una de las reivindicaciones anteriores, en el que el aporte de energía se realiza en primer lugar a través de un plasma, en particular en un reactor Kvaerner.

7. Procedimiento para la generación de gas de síntesis, en el que se convierte CO2 en CO según una las reivindicaciones anteriores y se mezcla con hidrógeno.

8. Procedimiento para la generación de un gas de síntesis según la reivindicación 7, en el que el hidrógeno se genera mediante disociación de un fluido que contiene hidrocarburo en carbono e hidrógeno mediante un aporte de energía que se produce al menos parcialmente por calor; y en el que en particular al menos una parte del hidrógeno se genera mediante disociación de un fluido que contiene hidrocarburo a una temperatura inferior a 1000 ºC, en particular inferior a 600 ºC, por medio de un plasma de microondas.

9. Procedimiento para la generación de hidrocarburos sintéticos, funcionalizados y/o no funcionalizados, en el que inicialmente se genera un gas de síntesis según una de las reivindicaciones 7 u 8 y éste se pone en contacto con un catalizador adecuado para producir una conversión del gas de síntesis en hidrocarburos sintéticos, funcionalizados y/o no funcionalizados, en donde la temperatura del catalizador y o del gas de síntesis se controlan o se regulan en un intervalo de temperatura predeterminado.

10. Procedimiento para la generación de hidrocarburos sintéticos, funcionalizados y/o no funcionalizados según la reivindicación 9, en el que la conversión del gas de síntesis se realiza por medio de uno de los siguientes procedimientos: procedimiento de Fischer-Tropsch, procedimiento SMDS, procedimiento de Bergius-Pier, procedimiento de Pier o una combinación de un procedimiento de Pier con un procedimiento MtL.

11. Dispositivo para la conversión de dióxido de carbono CO2 en monóxido de carbono CO, que presenta lo siguiente:

un convertidor de hidrocarburos para la disociación de un fluido que contiene hidrocarburo en carbono e hidrógeno, que presenta al menos un recinto de proceso con al menos una entrada para un fluido que contiene 14 5

hidrocarburo y al menos una salida para carbono y/o hidrógeno y al menos una unidad para la introducción de energía en el recinto de proceso, que está compuesta al menos parcialmente por calor; un convertidor de CO2 para la conversión de CO2 en CO, que presenta al menos otro recinto de proceso con al menos una entrada para CO2 para la introducción de CO2 desde una central de combustión u otro procedimiento industrial en el convertidor de CO2, al menos una entrada para al menos carbono y al menos una salida, estando la entrada para al menos carbono conectada directamente a la al menos una salida del convertidor de hidrocarburos.

12. Dispositivo para la conversión de dióxido de carbono CO2 en monóxido de carbono CO según la reivindicación 11, en el que la al menos una unidad para la introducción de energía en el recinto de proceso está configurada de modo que puede generar al menos localmente temperaturas superiores a 1000 ºC, y/o la al menos una unidad para la introducción de energía en el recinto de proceso presenta preferentemente una unidad de plasma en un reactor Kvaerner, en particular una unidad de plasma de microondas.

13. Dispositivo para la conversión de dióxido de carbono CO2 en monóxido de carbono CO según una de las reivindicaciones 11 o 12, en el que el recinto de proceso del convertidor de CO2 está formado por un tubo de salida del convertidor de hidrocarburos, que está conectado a una alimentación para gas CO2, y/o en el que está prevista además una unidad de separación para la separación del carbono y del hidrógeno producidos mediante la disociación y en el que están previstas salidas separadas para las sustancias separadas de la unidad de separación, estando la salida para carbono conectada al convertidor de CO2.

14. Dispositivo para la generación de un gas de síntesis, que presenta un dispositivo según una de las reivindicaciones 11 a 13, así como al menos un conducto de alimentación separado para hidrógeno en el convertidor de CO2 o un recinto de mezcla que se encuentra aguas abajo.

15. Dispositivo para la generación de un gas de síntesis según la reivindicación 14, con al menos otro convertidor de hidrocarburos para la disociación de un fluido que contiene hidrocarburo en carbono e hidrógeno, que presenta lo siguiente:

al menos un recinto de proceso con al menos una entrada para el fluido que contiene hidrocarburo, al menos una unidad para la introducción de energía en el recinto de proceso, que está compuesta al menos parcialmente por calor, una unidad de separación para la separación del carbono y del hidrógeno producidos mediante la disociación con salidas separadas para carbono e hidrógeno, estando la salida para hidrógeno conectada al conducto de alimentación separado para hidrógeno; siendo el al menos otro convertidor de hidrocarburos preferentemente del tipo que produce una disociación a temperaturas inferiores a 1000 ºC, en particular inferiores a 600 ºC, por medio de un plasma de microondas.

16. Dispositivo para la conversión de un gas de síntesis en hidrocarburos sintéticos, funcionalizados y/o no funcionalizados, que presenta lo siguiente:

un dispositivo según una de las reivindicaciones 14 o 15; y un convertidor de CO con un recinto de proceso en el que está dispuesto un catalizador y medios para conducir el gas de síntesis en contacto con el catalizador, y una unidad de control para el control o la regulación de la temperatura del catalizador y/o del gas de síntesis a una temperatura predeterminada.

17. Dispositivo según la reivindicación 16, en el que el convertidor de CO presenta uno de los siguientes: un convertidor de Fischer-Tropsch, un convertidor SMDS, un convertidor de Bergius-Pier, un convertidor de Pier o una combinación de un convertidor de Pier con un convertidor MtL.