PROCEDIMIENTO DE GASIFICACIÓN DE COMPUESTOS CARBONADOS.

Procedimiento de gasificación de compuestos carbonados que comprenden cargas minerales y/o posibles contaminantes caracterizado por que comprende las siguientes etapas:

- cargar al menos dichos compuestos carbonados en la superficie de un baño de escorias y/o de un baño de escorias fundidas mantenido a una temperatura comprendida entre 1100 y 1500 ºC e inyectar un oxidante en dicho baño por medio de una tobera cuyo extremo está sumergido en el baño de escorias de manera que la mezcla, compuestos carbonados/oxidante, sea sobreestequiométrica, en el que una a primera parte de dichos compuestos carbonados se piroliza, en el que una segunda parte experimenta una reacción de combustión adecuada para liberar la energía térmica a dicho baño de escorias para mantenerle a una temperatura comprendida entre 1100 y 1500 ºC, y en el que una tercera parte se difunde en dicho baño, - recuperar los gases obtenidos de la pirolisis y de la combustión, de dichas primera y segunda parte y - reducir la temperatura de al menos una parte de la escoria fundida para solidificarla, en el que se inmoviliza al menos una parte de dicha tercera parte de dichos compuestos carbonados que contienen al menos cargas y/o posibles contaminantes

La presente invención se refiere a un proceso de gasificación de compuestos de tipo compuestos carbonados y más particularmente compuestos que comprenden cargas minerales y/o posibles contaminantes. La presente invención también se refiere a una instalación para la realización del procedimiento.

Un dominio de aplicación considerado es particularmente el de valorar restos de carboquímica o petroquímica y de maderas tratados. El documento EP-A-0 175 207 describe un procedimiento de gasificación de residuos y el documento FR-A-2445364 un procedimiento, aparato y tobera para la gasificación de materias sólidas carbonadas. Los procedimientos de gasificación de compuestos carbonados se conocen bien y conducen a diferentes gases en función de los constituyentes iniciales y de las condiciones de temperatura en las que tienen lugar las reacciones químicas. Entre estas reacciones pueden citarse particularmente:

C + O2 = CO2 C + 1/2 O2 = CO C + CO2 = 2 CO C+H2O=CO+H2 CO + H2O = CO2 + H2

Las reacciones son más o menos completas y conducen en general a una mezcla de gas que comprende particularmente dióxido de carbono e hidrógeno.

El procedimiento Winkler está bien adaptado a la gasificación del carbono y funciona en lecho fluido, lo que permite producir una mezcla de monóxido de carbono y de hidrógeno. Sin embargo, este procedimiento no se adapta bien a los tipos de combustible considerados, en particular debido a partículas de madera que se levantan fácilmente. También se citará el procedimiento de Lurgi, alimentado por carbón en grano y que opera en lecho fijo a presión, pero a baja temperatura, lo que provoca la emisión de numerosos compuestos nocivos que es necesario recuperar filtrando los gases en una columna de lavado con aceite.

Por otro lado, en estos procedimientos especialmente diseñados para la producción de gas a partir de carbón, no se prevé ningún dispositivo para la inertización de posibles contaminantes o la evacuación de cargas minerales que podría contener el carbón. Ahora bien, los tipos de combustible considerados comprenden cargas minerales y sobre todo contaminantes, particularmente cromo y cobre, que es indispensable recuperar e inertizar.

Un objeto de la presente invención es proponer un procedimiento de gasificación de un compuesto que comprende cargas minerales y/o posibles contaminantes en el que las cargas minerales se evacuan, con los contaminantes que son inertes. El objeto de la invención se define en la redacción de la reivindicación independiente 1. En la redacción de las reivindicaciones 2 a 17 dependientes se describen otros aspectos opcionales de la invención.

Para conseguir este objetivo, de acuerdo con la invención, el procedimiento de gasificación de compuestos, particularmente de compuestos carbonados que comprenden cargas minerales y/o posibles contaminantes, se caracteriza porque comprende las siguientes etapas:

- la carga de al menos dichos compuestos en un baño de escorias fundidas y la inyección de oxidante en dicho baño de manera que la mezcla, compuestos carbonados/oxidante, sea sobreestequiométrica, en la que una primera parte de dichos compuestos está pirolizada, en la que una segunda parte experimenta una reacción de combustión que libera energía térmica a dicho baño de escorias y en la que una tercera parte se difunde en dicho baño,

- la recuperación particularmente de los gases obtenidos resultantes de la pirolisis y de la combustión, de dichas primera y segunda parte y

- la reducción de la temperatura de al menos una parte de la escoria fundida para solidificarla, inmovilizando de esta manera al menos una parte de dicha tercera parte de dichos compuestos que contienen al menos las cargas y/o los posibles contaminantes.

Por consiguiente, una característica del procedimiento de gasificación reside en el soporte que constituye la escoria fundida, en la que los compuestos carbonados, que pueden comprender cargas minerales y/o posibles contaminantes, se descomponen por pirolisis. Por acción de la temperatura, comprendida entre 1100 ºC y 1500 ºC, los compuestos carbonados forman nuevas especies químicas que conducen a un gas de síntesis, y los posibles contaminantes no volatilizados se difunden en la escoria fundida.

El oxidante inyectado y las nuevas especies químicas formadas constituyen una mezcla que, bajo el efecto de la temperatura, conduce a una reacción de combustión.

Se comprende que la combustión, que es siempre exotérmica, proporciona la energía térmica a la escoria lo que permite mantenerla a una determinada temperatura.

Sin embargo, el objeto de la invención es producir gas sintético y para hacer esto se ajusta la proporción de compuestos carbonados, es decir de combustible, y de oxidante para que la mezcla sea sobreestequiométrica. De esta manera, la cantidad de combustible es superior a la cantidad de oxidante que puede reaccionar con ella y por tanto una primera parte de los compuestos carbonados se piroliza para conducir a un gas de síntesis y una segunda parte se quema y proporciona la energía a la escoria.

Los gases quemados y los gases obtenidos de la pirolisis se recuperan pero se comprende que estos últimos son los que presentan un interés, bien energético, bien para síntesis diversas.

Además, con objeto de inmovilizar a los contaminantes contenidos en la escoria fundida, se reduce la temperatura de dicha escoria colándola, después se granula. Cuando el procedimiento se realiza de manera continua, ventajosamente, se reduce la temperatura de una parte de la escoria fundida por extracción de dicha parte. Esta operación consiste en colar la escoria bien de manera secuencial, bien de manera continua.

Con objeto de inertizar la escoria y, sobre todo, llenar la escoria extraída para mantener un nivel constante del baño, de manera ventajosa, se añaden particularmente fundentes a la escoria fundida.

Para realizar el procedimiento, cuando la forma de los compuestos lo requiere, ventajosamente se acondicionan dichos compuestos en elementos sólidos para cargar dichos elementos en vertical al baño de escorias fundidas, por el que dichos elementos se depositan en la superficie de dicho baño y/o se incorporan en el mismo.

En efecto, cuando se introducen materias volátiles y heterogéneas por encima de la escoria fundida, hay que tener en cuenta que la emisión de gases de estas no puedan alcanzar directamente la escoria, o se transporten con los gases. Para paliar esto, se aglomeran dichos compuestos entre ellos de manera que se constituyen elementos sólidos relativamente pesados con respecto a la emisión de gases, por lo que los compuestos se introducen directamente en el baño de escoria.

En el caso en el que los compuestos carbonados son suficientemente homogéneos y secos, preferencialmente, se inyectan simultáneamente dichos compuestos y el oxidante en el baño de escoria fundida.

De manera ventajosa, también es posible, durante las fases de puesta en marcha o cuando la cantidad de energía aportada a la escoria por la combustión de los compuestos carbonados es muy débil, inyectar simultáneamente dicho oxidante y un combustible en dicho baño de escoria fundida para producir una reacción de combustión por la cual la energía térmica se libera a dicho baño y le mantiene a la temperatura deseada.

Sin embargo, el objeto de la presente invención es recuperar la energía contenida en los compuestos carbonados, particularmente gases, y de acuerdo con una característica particular se purifican dichos gases para obtener un gas combustible limpio. Este gas podrá quemarse in situ en una central térmica o liberarse en una red de distribución con

o sin cogeneración.

Los gases directamente obtenidos de la reacción de combustión y de la pirolisis están calientes y de acuerdo con otra característica particular se recupera la energía calorífica, particularmente de dichos gases, para liberar la energía térmica a un fluido refrigerante. Además, el baño de escoria fundida condensa una cuarta parte de dichos compuestos evaporados. De hecho, algunos elementos contenidos en los compuestos carbonados no participan en las reacciones de pirolisis o de combustión y se evaporan al contacto con la escoria. Estos elementos se aíslan a nivel del intercambiador térmico, ya que este último contribuye a la condensación de dicha cuarta parte.

El objeto de la presente invención se realiza en una instalación de gasificación de... [Seguir leyendo]

1. Procedimiento de gasificación de compuestos carbonados que comprenden cargas minerales y/o posibles contaminantes caracterizado por que comprende las siguientes etapas:

- cargar al menos dichos compuestos carbonados en la superficie de un baño de escorias y/o de un baño de escorias fundidas mantenido a una temperatura comprendida entre 1100 y 1500 ºC e inyectar un oxidante en dicho baño por medio de una tobera cuyo extremo está sumergido en el baño de escorias de manera que la mezcla, compuestos carbonados/oxidante, sea sobreestequiométrica, en el que una a primera parte de dichos compuestos carbonados se piroliza, en el que una segunda parte experimenta una reacción de combustión adecuada para liberar la energía térmica a dicho baño de escorias para mantenerle a una temperatura comprendida entre 1100 y 1500 ºC, y en el que una tercera parte se difunde en dicho baño,

- recuperar los gases obtenidos de la pirolisis y de la combustión, de dichas primera y segunda parte y

- reducir la temperatura de al menos una parte de la escoria fundida para solidificarla, en el que se inmoviliza al menos una parte de dicha tercera parte de dichos compuestos carbonados que contienen al menos cargas y/o posibles contaminantes.

2. Procedimiento de gasificación de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado por que adicionalmente, se acondicionan dichos compuestos en elementos sólidos de manera que dichos elementos se cargan en vertical con respecto al baño de escorias fundidas, en el que dichos elementos se depositan en la superficie de dicho baño.

3. Procedimiento de gasificación de acuerdo con la reivindicación 1 ó 2, caracterizado por que adicionalmente, se inyectan simultáneamente dichos compuestos y el oxidante en el baño de escorias fundidas.

4. Procedimiento de gasificación de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizado por que se inyecta simultáneamente dicho oxidante y un combustible en dicho baño de escorias fundidas para producir una reacción de combustión en el que la energía térmica se libera a dicho baño.

5. Procedimiento de gasificación de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4, caracterizado por que adicionalmente, el baño de escorias fundidas condensa una cuarta parte de dichos compuestos evaporados.

6. Procedimiento de gasificación de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5, caracterizado por que adicionalmente dichos gases se purifican para obtener un gas combustible limpio.

7. Procedimiento de gasificación de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 6, caracterizado por que adicionalmente se recupera la energía calorífica, particularmente de dichos gases, para liberar la energía térmica a un líquido refrigerante.

8. Procedimiento de gasificación de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 7, caracterizado por que adicionalmente se añaden particularmente fundentes a la escoria fundida.

9. Procedimiento de gasificación de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 8, caracterizado por que se reduce la temperatura de una parte de la escoria fundida por extracción de dicha parte.

10. Procedimiento de gasificación de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 9, caracterizado por que se realiza en una instalación que comprende:

- medios para contener un baño de escorias fundidas,

- medios para cargar al menos dichos compuestos carbonados en la superficie de dicho baño de escorias fundidas y/o en dicho baño,

- una tobera para inyectar al menos el oxidante en dicho baño de manera que la mezcla, compuestos carbonados/oxidante, sea sobreesteoquiométrica, en el que una primera parte, de dichos compuestos, se piroliza, en el que una segunda parte experimenta una reacción de combustión adecuada para liberar la energía térmica a dicho baño de escorias y en el que una tercera parte se difunde en dicho baño,

- medios para recuperar particularmente los gases obtenidos de la pirolisis y de la combustión de dichas primera y segunda parte, y

- medios para reducir la temperatura de al menos una parte de la escoria fundida para solidificarla, en el que se inmoviliza al menos una parte de dicha tercera parte de dichos compuestos que contienen al menos cargas y/o posibles contaminantes.

11. Procedimiento de gasificación de acuerdo con la reivindicación 10, caracterizado por que el baño de escorias fundidas está contenido en la parte inferior de un horno cilíndrico vertical que comprende al menos una abertura perforada en la pared de la parte superior de dicho horno para cargar dichos compuestos y al menos una abertura perforada en la pared de la parte inferior de dicho horno para extraer al menos una parte de la escoria fundida.

12. Procedimiento de gasificación de acuerdo con la reivindicación 10 u 11, caracterizado por que los medios para

cargar dichos compuestos comprenden un tornillo sin fin, que desemboca en vertical al baño de escorias fundidas, provisto de medios caloríficos, por lo que los compuestos pueden aglomerarse entre sí por fusión de al menos uno de dichos compuestos.

13. Procedimiento de gasificación de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 10 a 12, caracterizado por que los medios para inyectar el oxidante en la escoria fundida comprenden una tobera que atraviesa la pared de la parte inferior del horno para desembocar en el baño de escoria fundida en el que el oxidante está a presión.

14. Procedimiento de gasificación de acuerdo con la reivindicación 13, caracterizado por que la abertura perforada en la pared de la parte inferior de dicho horno desemboca en un depósito contiguo a dicho horno, abierto en su parte superior, cuyos rebordes alcanzan al menos el nivel medio del baño de escorias fundidas contenido en la parte inferior de dicho horno y por que dicha tobera está introducida en dicha parte superior abierta y atraviesa la pared común de la parte inferior del horno y de dicho depósito para desembocar en el baño de escorias fundidas.

15. Procedimiento de gasificación de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 10 a 12, caracterizado por que los medios para inyectar el oxidante en la escoria fundida comprenden una tobera que atraviesa la pared de la parte superior del horno para sumergirse en el baño de escorias fundidas y en el que el oxidante está a presión.

16. Procedimiento de gasificación de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 11 a 15, caracterizado por que la pared de la parte superior del horno vertical está perforada por un orifico destinado para recoger al menos los gases obtenidos de la pirolisis y de la combustión de dichas primera y segunda parte y por que además dicha instalación comprende medios de lavado unidos a dicho orificio para purificar dichos gases.

17. Procedimiento de gasificación de acuerdo con la reivindicación 16, caracterizado por que adicionalmente un intercambiador térmico y cámaras de depósito se interponen entre el horno y los medios de lavado para recuperar, al menos parcialmente, la energía calorífica de dichos productos y para recuperar una cuarta parte de los compuestos evaporados en el horno en forma condensada.