PROCEDIMIENTO PARA LA GENERACIÓN SINTÉTICA DE METANO.

Procedimiento para la generación sintética de metano a partir de una mezcla de gas de alimentación,

que abarca las etapas siguientes, en las que: a) se proporciona la mezcla de gas de alimentación procedente de un proceso de gasificación de biomasa, dicha mezcla de gas de alimentación comprende, monóxido de carbono, hidrógeno, vapor de agua, componentes C 2 e hidrocarburos aromáticos; dichos hidrocarburos aromáticos constituyen menos del 10% en volumen; b) se pone la mezcla de gas de alimentación sin tratamiento previo en un filtro de carbón activo en contacto con un catalizador de lecho fluidizado que tiene partículas de catalizador que comprenden como componente catalítico activo un metal y/o un compuesto metálico o una mezcla de estos dadas las circunstancias de: c) una temperatura elevada en el ámbito de 250 a 500° C; d) una presión del gas de alimentación en el ámbito de 0.08 a 70 bar; e) una velocidad espacial horaria del gas de 1000 a 50000 h-1 ; y. f) una concentración de H 2 / CO en la mezcla de gas inicial en el ámbito de 0.25 a 5

Tipo: Patente Internacional (Tratado de Cooperación de Patentes). Resumen de patente/invención. Número de Solicitud: PCT/EP2005/000637.

Solicitante: PAUL SCHERRER INSTITUT.

Nacionalidad solicitante: Suiza.

Dirección: CENTER FOR RADIOPHARMACEUTICAL SCIENCE 5232 VILLIGEN PSI SUIZA.

Inventor/es: SEEMANN,Martin, BIOLLAZ,Serge, STUCKI,Samuel.

Fecha de Publicación: .

Fecha Solicitud PCT: 24 de Enero de 2005.

Clasificación Internacional de Patentes:

  • C07C1/04D2
  • C07C1/04F2

Clasificación PCT:

  • C07C1/04 SECCION C — QUIMICA; METALURGIA.C07 QUIMICA ORGANICA.C07C COMPUESTOS ACICLICOS O CARBOCICLICOS (compuestos macromoleculares C08; producción de compuestos orgánicos por electrolisis   o electroforesis C25B 3/00, C25B 7/00). › C07C 1/00 Preparación de hidrocarburos a partir de uno o varios compuestos, cuando alguno de ellos no es un hidrocarburo. › a partir de monóxido de carbono con hidrógeno.
  • C07C1/10 C07C 1/00 […] › a partir de monóxido de carbono con vapor de agua.
  • C07C9/04 C07C […] › C07C 9/00 Hidrocarburos saturados acíclicos. › Metano (producción por tratamiento de residuos C02F 11/04).

Clasificación antigua:

  • C07C1/04 C07C 1/00 […] › a partir de monóxido de carbono con hidrógeno.
  • C07C1/10 C07C 1/00 […] › a partir de monóxido de carbono con vapor de agua.
  • C07C9/04 C07C 9/00 […] › Metano (producción por tratamiento de residuos C02F 11/04).

Países PCT: Austria, Bélgica, Suiza, Alemania, Dinamarca, España, Francia, Reino Unido, Grecia, Italia, Liechtensein, Luxemburgo, Países Bajos, Suecia, Mónaco, Portugal, Irlanda, Eslovenia, Finlandia, Rumania, Chipre, Lituania.

PDF original: ES-2358907_T3.pdf

 

PROCEDIMIENTO PARA LA GENERACIÓN SINTÉTICA DE METANO.

Fragmento de la descripción:

La invención se refiere a un procedimiento para la generación sintética de metano a partir de una mezcla de gas de alimentación procedente de un proceso de gasificación de biomasa, dicha mezcla de gas de alimentación comprende monóxido de carbono, hidrógeno, vapor de agua, componentes C2 e hidrocarburos aromáticos.

Es intención de la comunidad mundial la de reducir la producción de componentes gaseosos con relevancia climática, tales como los clorofluorocarbonos (CFC) y el dióxido de carbono. Para el dióxido de carbono la comunidad mundial se comprometió a reducir la producción en la próxima década en el ámbito de aproximadamente del 10 al 15%, dependiendo del país y su compromiso con el acuerdo de Kyoto.

Los llamados biocombustibles tienen el potencial de influir en el equilibrio del dióxido de carbono tremendamente sobre una base a medio y a largo plazo al ser una fuente relevante para las materias primas renovables, como la madera o biomasa relacionada. El coste estimado se espera en el ámbito de 300 francos suizos por tonelada de

CO . Estos costes son bastante baratos en comparación a otras opciones tomadas en el sector del transporte

2

Al lado del gas natural (metano) y del hidrógeno, los biocombustibles se califican como alternativa potencial. En combustibles a corto plazo como el RME (biodiesel), están disponibles el alcohol etílico y el biogás; de medio a largo plazo, los biocarburantes se producirán según los procesos termoquímico teóricamente ya bien conocidos, que aprovechan un catalizador para transformar un gas de síntesis en el biocombustible deseado, como el alcohol de metilo, la gasolina o el diesel sintéticos, el metano, o el hidrógeno.

Un combustible más prometedor es el metano que se suministra en realidad como gas fósil y que se puede sustituir por el empleo eficiente de sinergias entre la infraestructura requerida tanto para el gas fósil como para el gas biogénico por el último que se puede producir por fermentación así como por procesos termoquímicos. El estado anterior de la técnica en este aspecto se puede relacionar con US-A-4011058, US-A-3600145, EP-A-0086538, USA-3927999, US-A-4397964 y WO 88/01611 A.

Desafortunadamente, una de las materias primas renovables preferida, la madera, no se puede transformar en biogás por fermentación. Por lo tanto, es una tarea crucial proporcionar procesos alternativos eficientes para la generación sintética de metano del gas de síntesis procedente de los procesos de gasificación de la madera.

Un proceso conocido en la técnica utiliza madera en un reactor de gasificación, tal como FICFB (Fast Internally Circulation Fluidized Bed), que posteriormente requiere esfuerzos no insignificantes para el tratamiento previo del gas de síntesis crudo a fin de permitir la síntesis eficaz y eficiente del metano. En cuanto que la madera es considerada como la materia prima renovable, tiene que ser indicado que el gas de síntesis crudo originado de la

etapa de gasificación, se carga con cantidades considerables de hidrocarburos aromáticos y/o de componentes C

2que son conocidos en la técnica anterior por tener un impacto negativo en la cadena de proceso subsiguiente. Por lo tanto, la eliminación de estos hidrocarburos aromáticos, como el benceno, el tolueno y el naftaleno (BTN), se

reconoce por ser un requisito del proceso requerido así como la eliminación de amoníaco NH3 y del sulfuro de

hidrógeno H2S .Desafortunadamente, estos requisitos de proceso adicionales tienden a aumentar el coste de la generación sintética de metano de la madera y reducir la eficacia total.

Por la razón expuesta anteriormente, el requisito previo crucial para una explotación eficiente de la madera para la generación sintética de metano es encontrar una coordinación optimizada entre los procesos de gasificación, la purificación del gas de síntesis crudo y la generación de metano. De importancia central son las propiedades del catalizador requerido para la generación de metano.

Por consiguiente, el objetivo de la invención es proporcionar un procedimiento que permita la generación sintética de metano por una materia prima renovable, incluyendo explícitamente madera y materias relacionadas, de una manera económica y factible.

Este objetivo se logra de acuerdo a la invención mediante un procedimiento para la generación sintética de metano a partir de una mezcla de gas de alimentación, que comprende las etapas de:

a) se proporciona la mezcla de gas de alimentación procedente de un proceso de gasificación de biomasa, dicha mezcla de gases de alimentación comprende, monóxido de carbono, hidrógeno, vapor de agua, componentes

C2 e hidrocarburos aromáticos; dichos hidrocarburos aromáticos constituyen menos del 10% en volumen;

b) se pone la mezcla de gas de alimentación sin tratamiento previo en un filtro de carbón activo en contacto con un catalizador de lecho fluidizado que tiene partículas de catalizador que comprenden como componente catalítico activo un metal y/o un compuesto metálico o una mezcla de estos dadas las circunstancias de:

c) una temperatura elevada en el ámbito de 250 a 500° C;

d) una presión del gas de alimentación en el ámbito de 0,08 a 70 bar;

h1

e) una velocidad espacial horaria del gas de 1000 a 50000 ; y.

a) una concentración de H2/CO en la mezcla de gas inicial en el ámbito de 0.25 a 5.

El proceso antes mencionado permite convertir catalíticamente hidrógeno y monóxido de carbono con eficacia en el lecho fluidizado. El uso de un reactor catalítico de lecho fluidizado evita una desactivación rápida del material catalizador y por lo tanto ofrece una alta actividad de los componentes activos catalíticos en el proceso.

Ambas reacciones termoquímicas, la reforma endotérmica de hidrocarburos superiores, es decir hidrocarburos aromáticos, y la generación exotérmica de metano, proceden simultáneamente dentro del reactor catalítico de lecho fluidizado, que conduce a una eficacia total termal del procedimiento de conversión.

En lo que respecta a la actividad catalítica inicial y de continuación , se han alcanzado excelentes resultados mediante el uso de níquel como componente catalíticamente activo y/o un compuesto de níquel, preferentemente

una mezcla de níquel y de monóxido de níquel, depositados sobre un soporte cerámico, como A12 O , TiO2 ,

3

SiO2 o Y2O3 o sus mezclas.

Además, el contenido del componente catalíticamente activo puede estar en el ámbito de 20 a 80% en peso, preferiblemente de 40 a 60% en peso, comparado con el peso de las partículas de catalizador. Un catalizador

adecuado puede comprender níquel y óxido de níquel depositados sobre alúmina ( A12 O ) que tiene un contenido

3

del componente catalíticamente activo en el ámbito de 50% del peso, calculado como puro níquel.

Con el fin de obtener a la vez, una alta movilidad de las partículas de catalizador en el lecho fluidizado y un área de superficie suficientemente reactiva, el tamaño de las partículas de catalizador pueden estar en el ámbito de 10 a 1000 m , preferiblemente en el ámbito de 50 a 500 m .

Con respecto al equilibrio de energía de la generación exotérmica de metano se considera ventajosa una composición de gas de alimentación que tiene un impacto positivo por lo tanto cuando la mezcla de gas de alimentación consta de hidrocarburos aromáticos, como benceno, tolueno y naftaleno, en el ámbito de menos que el 10 % del volumen, preferentemente menos que el 5 % de volumen. Explícitamente, esta composición de gas cubre ampliamente un gas de síntesis que se origina de los procesos de gasificación de la madera sobre los cuales se pone un foco principal debido a las exigencias del medio ambiente.

Una producción óptima con respecto a la generación de metano así como a una conversión completa de los hidrocarburos superiores puede requerir que la velocidad espacial horaria del gas (GHSV) esté en el ámbito de 2000

h1

a 10000 , la temperatura esté en el ámbito de 340 a 400°C y la presión de gas esté en el ámbito de 0.8 a 10 bar. Con respecto al catalizador de níquel/óxido de níquel mencionado... [Seguir leyendo]

 


Reivindicaciones:

1. Procedimiento para la generación sintética de metano a partir de una mezcla de gas de alimentación, que abarca las etapas siguientes, en las que:

a) se proporciona la mezcla de gas de alimentación procedente de un proceso de gasificación de biomasa, dicha

mezcla de gas de alimentación comprende, monóxido de carbono, hidrógeno, vapor de agua, componentes C

2

e hidrocarburos aromáticos; dichos hidrocarburos aromáticos constituyen menos del 10% en volumen;

b) se pone la mezcla de gas de alimentación sin tratamiento previo en un filtro de carbón activo en contacto con un catalizador de lecho fluidizado que tiene partículas de catalizador que comprenden como componente catalítico activo un metal y/o un compuesto metálico o una mezcla de estos dadas las circunstancias de:

c) una temperatura elevada en el ámbito de 250 a 500° C;

d) una presión del gas de alimentación en el ámbito de 0.08 a 70 bar;

h1

e) una velocidad espacial horaria del gas de 1000 a 50000 ; y.

f) una concentración de H2/CO en la mezcla de gas inicial en el ámbito de 0.25 a 5.

2. Procedimiento según la reivindicación 1, caracterizado porque, el componente catalítico activo es níquel y/o un compuesto de níquel dispuesto sobre un soporte cerámico.

3. Procedimiento según la reivindicación 2, caracterizado porque, el componente catalítico activo es una mezcla de níquel y óxido de níquel.

4. Procedimiento según la reivindicación 2 o 3, caracterizado porque, el soporte cerámico es A12 O , TiO , SiO

322

o Y2O3 o sus mezclas.

5. Procedimiento según las reivindicaciones anteriores 2 a 4, caracterizado porque, el contenido del componente catalíticamente activo está en el ámbito de 20 a 80% de peso, en comparación con el peso de las partículas de catalizador.

6. Procedimiento según la reivindicación 5, caracterizado porque, el contenido del componente catalíticamente activo está en el ámbito de 40 a 60% de peso, en comparación con el peso de las partículas de catalizador

7. Procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque, el tamaño de las partículas de catalizador está en el ámbito de 10 a 1000 m .

8. Procedimiento según la reivindicación 7, caracterizado porque, el tamaño de las partículas de catalizador está en el ámbito de 50 a 500 m.

9. Procedido según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque, la mezcla de gas de alimentación comprende hidrocarburos aromáticos en el ámbito de menos del 5 % en volumen.

10. Procedimiento según la reivindicación 9, caracterizado porque la mezcla de gas de alimentación comprende benceno, tolueno y naftaleno en el ámbito de menos del 5% en volumen.

11. Procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque, la velocidad espacial

h1

horaria del gas está en el ámbito de 2000 a 10000 , la temperatura está en el ámbito de 340 a 400° C y la presión de gas está en el ámbito de 0.8 a 10 bar.

12. Procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque, un tiempo de residencia medio de la mezcla de gas de alimentación en el catalizador de lecho fluidizado está en el ámbito de 0.1 a 5 seg.

13. Procedimiento según la reivindicación 12, caracterizado porque, un tiempo de residencia medio de la mezcla de gas de alimentación en el catalizador de lecho fluidizado esta en el ámbito de 0,2 a 1 seg.

14. Procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque, el contenido de de la mezcla de gas de alimentación está en el ámbito de 0,8 a 2.

 

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