Procedimiento de pirólisis de una carga de biomasa y posterior gasificación del carbón obtenido mediante dicha pirólisis y reactor para llevarlo a cabo.

Procedimiento de pirólisis (P) de dos cargas (1, 2) de biomasa y posterior proceso de gasificación (G) de los carbones obtenidos, caracterizado por el hecho de que para cada carga (1, 2) de biomasa las reacciones de pirólisis (P) y posterior gasificación (G) se realizan en un mismo recinto, y por el hecho de que el proceso de pirólisis (P) de una de las cargas y el de gasificación de la otra se realizan simultáneamente, de modo que parte (3) del calor necesario para la pirólisis de una se obtiene de la gasificación de la otra, con lo cual se obtiene un procedimiento energéticamente eficiente, que no precisa de trituración previa y que se puede llevar a cabo en un reactor de gran simplicidad

Procedimiento de pirólisis de una carga de biomasa y posterior gasificación del carbón obtenido mediante dicha pirólisis y reactor para llevarlo a cabo.

La presente invención se refiere a un procedimiento de obtención de gas combustible a partir de biomasa, que comprende una etapa de pirólisis y una etapa de gasificación del carbón obtenido mediante esta pirólisis, que es óptimo energéticamente y también se refiere a un reactor de gran simplicidad que permite llevar a cabo este procedimiento.

Antecedentes de la invención

Es conocida la transformación de biomasa en energía eléctrica a través de su gasificación y posterior quemado en un motor conectado a un alternador.

Para ello existen varios tipos de gasificadores, de lecho fluido descendente, de presión atmosférica, de depresión, de alta presión, cuyos productos incluyen un gas pobre que debe ser escrupulosamente filtrado antes de reaccionar por combustión en el motor de gas.

Todos los tipos de gasificadores regulan la entrada de aire del reactor para que se produzca una combustión incompleta de la madera y así, al agotarse el oxígeno del aire, se produce la reducción del gas pobre.

Por lo tanto, en el gas pobre quedan mezclados los humos y todos los componentes químicos, también llamados "ácidos piroleñosos", que no contienen oxígeno pero si nitrógeno, que permanece en el gas pobre procedente del aire de entrada, resultando en un freno para el motor, puesto que absorben energía en lugar de generarla.

Por lo tanto, los principales inconvenientes de los gasificadores son la trituración previa de la madera, la complejidad del proceso de limpieza de los gases que contienen "ácido piroleñosos" junto con partículas secas y además la presencia de nitrógeno que no se puede desprender del gas pobre hasta que no ha pasado por el motor, produciendo una gran pérdida de energía.

La invención se enmarca en el sector de los gasificadores de carbón, es decir en los cuales no se gasifica directamente la biomasa si no en los que se realiza previamente una etapa de pirólisis para la obtención del carbón.

En éstos, para realizar la pirólisis es necesario un aporte suplementario de calor, puesto que se trata de una reacción endotérmica. Es conocido para ello hacer circular en continuo el material tratado, de modo que el calor que está siendo generado por una posterior etapa de gasificación es desviado parcialmente aguas arriba para contribuir al calor necesario para la pirólisis.

Esto supone disponer de instalaciones complejas con partes móviles que necesitan un mantenimiento costoso en los que la transferencia de calor entre etapas también es compleja. Su complejidad hace que además sean costosas y poco manejables.

Por lo tanto, es evidente la necesidad de disponer de un procedimiento de pirólisis y posterior gasificación de biomasa que permita superar los inconvenientes de la técnica.

Descripción de la invención

Para ello, la presente invención propone un procedimiento de pirólisis de dos cargas de biomasa y posterior proceso de gasificación de los carbones obtenidos que se caracteriza por el hecho de que para cada carga de biomasa las reacciones de pirólisis y posterior gasificación se realizan en un mismo recinto, y por el hecho de que el proceso de pirólisis de una de las cargas y el de gasificación de la otra se realizan simultáneamente, de modo que parte del calor necesario para la pirólisis de una se obtiene de la gasificación de la otra.

Este procedimiento resuelve la falta de eficiencia de los procedimientos del estado de la técnica y más concretamente:

- Es eficiente energéticamente, puesto que el calor obtenido de la gasificación no sale del sistema sino que es directamente aprovechado para la pirólisis de un proceso idéntico que se realiza en paralelo, aunque desplazado en el tiempo, es decir desfasado.

- Para realizar la pirólisis de una carga se dispone de un tiempo del mismo orden que el necesario para realizar la gasificación de otra, puesto que se realizan simultáneamente. De este modo, no es necesario triturar la madera previamente a la pirólisis, puesto que para esta se dispondrá de tiempo suficiente para que la reacción de pirólisis alcance a todos los puntos de la carga. Esta es una clara ventaja de la invención, porqué además la biomasa triturada, y más concretamente la leña triturada, ocupa mucho espacio, mientras que la leña cortada lo suficiente para caber en los recintos es muy densa y aprovecha mucho mejor el espacio disponible. Por otro lado, las máquinas trituradoras son caras y además consumen energía.

- Al realizarse los procesos a un ritmo lento, los gradientes de temperatura son mínimos, de modo que se los procesos se hacen menos irreversibles y por lo tanto se minimizan las pérdidas térmicas.

- El procedimiento permite la obtención de gas combustible a partir de biomasa mediante la realización sucesiva de la reacción de pirólisis y de gasificación en un mismo recinto, de modo que no son necesarios transportes de productos intermedios (concretamente el carbón) durante el proceso, siendo por lo tanto únicamente necesario realizar el acondicionamiento de los recintos para cada reacción mediante un sistema de válvulas.

- El gas combustible finalmente obtenido es rico y limpio, puesto que se obtiene de la gasificación de un carbón obtenido por pirólisis de biomasa y no de la gasificación directa de biomasa.

Preferentemente, al finalizar el proceso de gasificación de una de las cargas en un primer recinto y el de pirólisis de la otra de las cargas en un segundo recinto, el primer recinto es cargado con una nueva carga de biomasa y acondicionado para la reacción de pirólisis y el segundo recinto es acondicionado para la reacción de gasificación, de modo que permite continuar el procedimiento de forma continua y cíclica, sin necesidad de parar el reactor.

Ventajosamente, los acondicionamientos de ambos recintos se realizan mediante un sistema de válvulas, y más preferentemente de forma simultánea, de modo que no es necesario desplazar las cargas a diferentes recintos para realizar las dos reacciones, si no que es suficiente con realizar las conexiones convenientes con el sistema de válvulas, que podrá ser automático o manual.

Preferentemente el sistema de válvulas está adaptado para conectar alternativamente cada recinto:

De modo que para cada reacción el recinto está adaptado a las condiciones óptimas.

Más ventajosamente, en caso necesario, previamente al proceso de recarga se extraen las cenizas del recinto.

Finalmente, según el procedimiento de la invención, el gas combustible obtenido de la pirólisis es quemado en un motor que acciona un generador, de modo que la producción eléctrica del generador indica en que fase de la pirólisis se encuentra la carga que está en el(los) recinto(s) en los que se realiza la pirólisis y más concretamente, se dispone de un indicador de que la pirólisis en un recinto ha finalizado y de que se puede iniciar el proceso de gasificación en ese recinto.

Asimismo, la invención se refiere a un reactor para pirólisis de biomasa y gasificación del carbón obtenido, que se caracteriza por el hecho de que comprende al menos dos recintos en contacto térmico con un volumen común de intercambio de calor, comprendiendo cada uno de dichos recintos una compuerta de recarga y medios de conexión a:

- una fuente de oxidante, que puede ser aire, vapor o una combinación de ambos, de caudal controlado para el proceso de gasificación,

- una unidad de tratamiento de los productos de la gasificación,

- una unidad de tratamiento de los productos de la pirólisis,

de modo que es posible poner alternativamente cada recinto en las condiciones adecuadas para la pirólisis o la gasificación, según este contenga biomasa en proceso de pirólisis o carbón en proceso de gasificación.

Este reactor, además de permitir llevar a cabo el procedimiento de la invención, presenta las siguientes características ventajosas, a saber:

- No...

1. Procedimiento de pirólisis (P) de dos cargas (1, 2) de biomasa y posterior proceso de gasificación (G) de los carbones obtenidos, caracterizado por el hecho de que para cada carga (1, 2) de biomasa las reacciones de pirólisis (P) y posterior gasificación (G) se realizan en un mismo recinto, y por el hecho de que el proceso de pirólisis (P) de una de las cargas y el de gasificación de la otra se realizan simultáneamente, de modo que parte (3) del calor necesario para la pirólisis de una se obtiene de la gasificación de la otra.

2. Procedimiento según la reivindicación 1, caracterizado por el hecho de que, al finalizar el proceso de gasificación de una de las cargas en un primer recinto y el de pirólisis de la otra de las cargas en un segundo recinto, el primer recinto es cargado con una nueva carga de biomasa y acondicionado para la reacción de pirólisis y el segundo recinto es acondicionado para la reacción de gasificación.

3. Procedimiento según la reivindicación 2, caracterizado por el hecho de que dichos acondicionamientos de ambos recintos se realizan mediante un sistema de válvulas.

4. Procedimiento según la reivindicación 2, caracterizado por el hecho de que dichos acondicionamientos de ambos recintos se realizan simultáneamente.

5. Procedimiento según la reivindicación 3, caracterizado por el hecho de que dicho sistema de válvulas está adaptado para conectar alternativamente cada recinto:

6. Procedimiento según la reivindicación 2, caracterizado por el hecho de que previamente al proceso de recarga se extraen las cenizas del recinto.

7. Procedimiento según la reivindicación 1, caracterizado por el hecho de que el gas combustible obtenido de la pirólisis es quemado en un motor que acciona un generador.

8. Procedimiento según la reivindicación 5, caracterizado por el hecho de que el oxidante es aire, vapor de agua o una combinación de ambos.

9. Reactor (5) para pirólisis de biomasa y gasificación del carbón obtenido, caracterizado por el hecho de que comprende al menos dos recintos (6, 7) en contacto térmico con un volumen (8) común de intercambio de calor, comprendiendo cada uno de dichos recintos una compuerta de recarga (9) y medios de conexión (10) a:

- una fuente de aire de caudal controlado para el proceso de gasificación,

- una unidad de tratamiento (11) de los productos de la gasificación,

- una unidad de tratamiento (12) de los productos de la pirólisis,

de modo que es posible poner alternativamente cada recinto en las condiciones adecuadas para la pirólisis o la gasificación, según este contenga biomasa en proceso de pirólisis o carbón en proceso de gasificación.

10. Reactor según la reivindicación anterior, caracterizado por el hecho de que dichos recintos están dispuestos en filas superpuestas.