Un método de convertir una corriente de materia prima en una corriente de producto pasando la mencionada corriente de materia prima a través de un lecho de partículas sólidas fluidizadas y permitiendo que se produzca intercambio de calor entre el lecho de partículas sólidas fluidizadas y la corriente de materia prima,

el mencionado método estando caracterizado en que alternativamente emplea un modo de producción y un modo de restauración para controlar la temperatura de las partículas sólidas fluidizadas: - el mencionado método de producción comprende pasar la corriente de materia prima a través del lecho de partículas sólidas fluidizadas permitiendo que la temperatura de las partículas sólidas fluidizadas disminuya o aumente como resultado de la energía de producción asociada con la conversión de la corriente de materia prima en la corriente de producto; y - el mencionado método de restauración comprende restaurar la temperatura del lecho de partículas sólidas fluidizadas pasando una corriente de restauración a través del lecho de partículas sólidas fluidizadas para disminuir la temperatura de las partículas solidas fluidizadas en el caso de que la temperatura de las partículas sólidas fluidizadas haya aumentado durante el modo de producción o para aumentar la temperatura de las partículas sólidas fluidizadas en el caso de que la temperatura de las partículas sólidas fluidizadas haya disminuido durante el modo de producción; - y que las partículas sólidas fluidizadas son mantenidas en el mismo reactor

CAMPO TECNICO DE LA INVENCION

La presente invención se refiere a un método y un aparato para fabricar un producto utilizando al menos un lecho fluidizado operado intermitentemente.

ANTECEDENTES DE LA INVENCION

Los reactores de lecho fluidizado son habitualmente recipientes que son llenados con partículas de uno o más tipos de materia sólida a través de la cual se fluyen corrientes de gas o liquido para llevar a las partículas a un estado de fluidización. Los reactores de lecho fluidizado son habitualmente diseñados para llevar a cabo un proceso químico o físico dentro del lecho fluidizado bajo condiciones físicas o químicas sustancialmente estacionarias.

Para mantener las condiciones físicas o químicas estacionarias deseadas en el reactor de lecho fluidizado es a menudo necesario retirar o añadir regularmente, si no es constantemente, material y/o energía de/al reactor de lecho fluidizado.

Ejemplos de los mencionados procesos son conocidos de, por ejemplo, la GB 789228A; la GB 832143A; la EP-A-0235531; la EP-A-0765849 y la US-A-2.667.448.

Para la retirada y/o adición de sólidos y/o energía al reactor de flujo fluidizado, se necesitan instalaciones específicas, como medios de transporte, ciclones, intercambiadores de calor, y medios de ajuste de presión y algunas veces estas instalaciones necesitan ser integradas con el reactor de flujo fluidizado. Las mencionadas instalaciones específicas son relativamente caras de instalar y/o explotar y pueden requerir mantenimiento y/o reparación por su carácter vulnerable.

Es conocido en la técnica el introducir calor en el lecho fluidizado de un reactor para asegurar que las condiciones térmicas dentro del lecho permanezcan constantes a lo largo del tiempo. Una opción particular para proporcionar energía a un lecho fluidizado estacionario, es el uso de un quemador interno que libera productos de la combustión directamente en el lecho fluidizado. Estos productos de la combustión, sin embargo, se mezclan con el producto de la reacción primario y/o el reactivo. Por lo tanto, hay un riesgo de contaminación y/o rendimiento del producto reducido. Además, esta disposición particular tiene la desventaja de que puede necesitar la separación de reactivos y/o los productos de la reacción de los productos de la combustión.

Además, se observa que las instalaciones periféricas particulares algunas veces nos son técnicamente efectivas en el mantenimiento de las condiciones estacionaras dentro del reactor de lecho fluidizado. Por ejemplo, la transferencia de calor a través de la pared del reactor puede limitar la tasa e interferir con la ampliación más allá de los limites que están determinados por la tasa de la superficie del reactor exterior y el volumen del reactor del reactor de lecho fluidizado.

La presente invención proporciona un método y aparato para fabricar un producto utilizando al menos un reactor de lecho fluidizado que evita y/o minimiza los inconvenientes o desventajas anteriormente mencionadas.

RESUMEN DE LA INVENCION

La presente invención proporciona un método para convertir una corriente de materia prima en una corriente de producto pasando la mencionada corriente de materia prima a través de un lecho de partículas sólidas fluidizadas y permitiendo que se produzca intercambio de calor entre el lecho se partículas sólidas fluidizadas y la corriente de materia prima, estando caracterizado el mencionado método en que emplea alternativamente un modo de producción y un modo de restauración para controlar la temperatura del lecho de las partículas sólidas fluidizadas:

 el mencionado modo de producción comprende pasar la corriente de materia prima a través del lecho de partículas sólidas fluidizadas y permitir que la temperatura de las partículas sólidas fluidizadas disminuya o aumente como resultado de la energía de producción asociada con la conversión de la corriente de materia prima en la corriente de producto, y

 el mencionado modo de restauración comprende restaurar la temperatura del lecho de partículas sólidas fluidizadas pasando una corriente de restauración a través de las partículas sólidas fluidizadas para disminuir la temperatura de las partículas sólidas fluidizadas en caso de que la temperatura de las partículas sólidas fluidizadas haya aumentado durante el modo de producción o para aumentar la temperatura de las partículas sólidas fluidizadas en caso de que la temperatura de las partículas sólidas fluidizadas haya disminuido durante el modo de producción;

 y que las partículas sólidas fluidizadas se mantienen en el mismo reactor.

La invención se basa en las siguientes apreciaciones:

1) operando un reactor de lecho fluidizado en un modo de producción sin mantener las condiciones físicas y/o químicas dentro del estacionario reactor de lecho fluidizado, las condiciones de producción cambiarán sólo gradualmente (en oposición a abruptamente) a un nivel en el cual la producción no procederá más tiempo a un ritmo no práctico o no económico;

2) este cambio gradual de las condiciones de producción se debe a menudo al intercambio de energía gradual con las partículas sólidas fluidizadas, estas partículas como resultado pierden gradualmente su capacidad de absorber o liberar energía de producción;

3) La capacidad de las partículas sólidas fluidizadas para absorber o liberar energía de producción puede ser restaurada pasando una corriente de restauración a través del lecho fluidizado que causa el enfriamiento o calentamiento de las partículas sólidas fluidizadas a un nivel adecuado;

4) Los cambios en las condiciones de producción pueden ser a menudo tolerados dentro de un escaparate de temperaturas relativamente amplio;

5) Se pueden llevar a cabo ventajas significativas operando un reactor de lecho fluidizado en un modo de producción sin mantener constantes las condiciones físicas o químicas, siempre que las últimas condiciones sean restauradas durante un posterior modo de restauración antes de que los rendimientos de producción y/o la calidad del producto lleguen a niveles inaceptables;

6) Los anteriormente mencionados modo de producción y modo de restauración pueden ser operados alternativamente de una manera continuada durante un periodo de tiempo indeterminado;

7) El modo de restauración, que es definido en relación al modo de producción que produce la corriente de producto primaria, puede ser diseñado de tal manera que también produce un producto útil, significando que tanto el modo de producción como el modo de restauración son de hecho modos productivos.

Una ventaja importante de la presente invención reside en el hecho de que las instalaciones externas específicas ya no son requeridas para mantener las condiciones del proceso físicas y/o químicas dentro del reactor de lecho fluidizado, y para la de provisión o retirada de energía del proceso. Más particularmente, el presente método permite la operación continua del reactor de lecho fluidizado sin la necesidad de equipamiento especial para la recirculación de las partículas sólidas externamente calentadas o enfriadas, y sin la necesidad de intercambiadores de calor localizados dentro o rodeando el lecho fluidizado.

Se apreciará que el proceso de la presente invención, utilizando un lecho fluidizado intermitente, resuelve

los problemas particulares unidos a la operación de un lecho fluidizado de una manera continuada (proceso del

estado de la técnica).

Estos problemas son:

 la necesidad de remover o añadir regularmente, si no es constantemente, material sólido y/o energía de/al reactor de lecho fluidizado,

 la necesidad de restauración de sólidos adicionales o acondicionar el reactor a y de donde los sólidos se van a transferir,

 la necesidad de dispositivos específicos como medios de transporte, ciclones, intercambiadores de calor y medios de ajuste de presión,

 la necesidad de medios para evitar la mezcla de los reactivos y los gases de regeneración.

 la idoneidad de accesorios para alta temperaturas

 resistencia al desgaste de los accesorios,

 consumo de energía de los accesorios, y

 controles de proceso complejos.

1. Un método de convertir una corriente de materia prima en una corriente de producto pasando la mencionada corriente de materia prima a través de un lecho de partículas sólidas fluidizadas y permitiendo que se produzca intercambio de calor entre el lecho de partículas sólidas fluidizadas y la corriente de materia prima, el mencionado método estando caracterizado en que alternativamente emplea un modo de producción y un modo de restauración para controlar la temperatura de las partículas sólidas fluidizadas:

 el mencionado método de producción comprende pasar la corriente de materia prima a través del lecho de partículas sólidas fluidizadas permitiendo que la temperatura de las partículas sólidas fluidizadas disminuya o aumente como resultado de la energía de producción asociada con la conversión de la corriente de materia prima en la corriente de producto; y

 el mencionado método de restauración comprende restaurar la temperatura del lecho de partículas sólidas fluidizadas pasando una corriente de restauración a través del lecho de partículas sólidas fluidizadas para disminuir la temperatura de las partículas solidas fluidizadas en el caso de que la temperatura de las partículas sólidas fluidizadas haya aumentado durante el modo de producción o para aumentar la temperatura de las partículas sólidas fluidizadas en el caso de que la temperatura de las partículas sólidas fluidizadas haya disminuido durante el modo de producción;

 y que las partículas sólidas fluidizadas son mantenidas en el mismo reactor.

2. El método de acuerdo a la reivindicación 1, en donde el modo de producción se continúa hasta que la temperatura de las partículas sólidas fluidizadas haya aumentado a un valor máximo preestablecido o disminuido a un valor mínimo preestablecido y en donde durante el modo de restauración posterior la temperatura de las partículas sólidas fluidizadas es restaurada a un valor objetivo preestablecido.

3. El método de acuerdo a cualquiera de las reivindicaciones 1 ó 2, en donde la duración del modo de producción es de 1-200 minutos y la duración del modo de restauración es de 0,5-60 minutos.

4. El método de acuerdo a cualquiera de las reivindicaciones 1-3, en donde el método comprende una secuencia ininterrumpida de al menos 3 modos de producción y al menos 3 modos de restauración.

5. El método de acuerdo a las reivindicaciones 1-4, en donde durante el modo de producción se produce en el lecho fluidizado una reacción química endotérmica de los reactivos contenidos en la corriente de materia prima.

6. El método de acuerdo a cualquiera de las reivindicaciones 1-5, en donde al menos un 20%, más preferiblemente al menos un 30% de la energía de producción es proporcionada por la corriente de restauración.

7. El método de acuerdo a cualquiera de las reivindicaciones 1-6, en donde la temperatura de las partículas sólidas fluidizadas disminuye por lo menos 10º C, preferiblemente por lo menos 20º C y más preferiblemente por lo menos 30º C durante el modo de producción.

8. El método de acuerdo a las reivindicaciones 5-7, en donde la corriente de restauración comprende un portador de energía seleccionado del grupo consistente de gases calientes, vapores calientes, líquidos calientes, o reactivos que reaccionan exotérmicamente bajo las condiciones predominantes en el lecho de partículas sólidas fluidizadas durante el modo de restauración y combinaciones de los mismos.

9. El método de acuerdo a cualquiera de las reivindicaciones 5-8, en donde durante el modo de restauración las partículas sólidas fluidizadas catalizan una reacción química exotérmica de reactivos contenidos en la corriente de restauración.

10. El método de acuerdo a cualquiera de las reivindicaciones 5-9, en donde durante el modo de restauración se produce una reacción química exotérmica entre los reactivos contenidos en la corriente de restauración y la materia que fue acumulada en el lecho de partículas sólidas fluidizadas durante el modo de producción.

11. El método de acuerdo a cualquiera de las reivindicaciones 1-4, en donde la temperatura de las partículas sólidas fluidizadas en el lecho aumenta por lo menos 10º C, preferiblemente por lo menos 20º C y más preferiblemente por lo menos 30º C durante el modo de producción.

12. El método de acuerdo a las reivindicaciones 1-4, en donde durante el modo de producción se produce en el lecho fluidizado una reacción química exotérmica de los reactivos contenidos en la corriente de materia prima.

13. El método de acuerdo a las reivindicaciones 11 ó 12, en donde la corriente de restauración comprende un portador de energía seleccionado del grupo consistente de gases fríos, vapores fríos, líquidos fríos, o reactivos que reaccionan endotérmicamente bajo las condiciones predominantes en el lecho de partículas sólidas fluidizadas durante el modo de restauración y combinaciones de los mismos.

14. El método de acuerdo a cualquiera de las reivindicaciones 11-13, en donde durante el modo de restauración las partículas sólidas fluidizadas catalizan una reacción química endotérmica de reactivos contenidos en la corriente de restauración.

15. El método de acuerdo a cualquiera de las reivindicaciones 1-14, en donde el método emplea al menos dos lechos de partículas sólidas fluidizadas que cada una son alternativamente operadas en el modo de producción y en el modo de restauración, los mencionados al menos dos lechos incluyen un primer lecho que es operado en el modo de producción y un segundo lecho que es simultáneamente operado en el modo de restauración, en donde el primer lecho es cambiado del modo de producción al modo de producción desviando al menos una parte de la corriente de materia prima del primer lecho al segundo lecho y simultáneamente el segundo lecho es cambiado del modo de restauración al modo de producción desviando al menos una parte de la corriente de restauración del segundo lecho al primer lecho cuando (i) la temperatura de las partículas sólidas fluidizadas en el primer lecho ha aumentado a un valor máximo preestablecido o disminuido a un valor mínimo preestablecido o (ii) la temperatura de las partículas sólidas fluidizadas en el segundo lecho ha sido restaurado a un valor objetivo preestablecido.

16. El método de acuerdo a la reivindicación 15, en donde el modo de producción es endotérmico y el modo de restauración es exotérmico y en donde al menos una parte de la corriente de producto generada durante el modo de producción en cualquiera de los dos lechos es introducida como reactivo en la corriente de restauración que es alimentada al otro lecho.

17. El método de acuerdo a la reivindicación 16, en donde el modo de producción comprende la conversión por reformado con vapor de una corriente de materia prima que comprende agua y un hidrocarburo y en donde el modo de restauración comprende la conversión por reacción de cambio agua gas de una corriente de restauración que comprende vapor y al menos una parte del monóxido de carbono generado durante el modo de producción.

18. El método de acuerdo a las reivindicaciones 1-10, en donde la biomasa o residuo de polímero es pirolizado en el modo de producción, mientras un combustible y preferiblemente gas natural se quema con aire en el modo de restauración.

19. Un aparato para llevar a cabo un método como se define en cualquiera de las reivindicaciones anteriores, el mencionado aparato comprende al menos un recipiente conteniendo un lecho de partículas sólidas fluidizadas, el mencionado recipiente comprendiendo además:

 una o más entradas para una corriente fluidifizada localizada en un lado del lecho;

 una o más salidas localizadas en el lado opuesto del lecho;

 medio de conmutación primario para alimentar alternativamente la corriente de materia prima o la corriente de restauración a través de una o más entradas.

20. El aparato de acuerdo a la reivindicación 19, el mencionado aparato comprende dos o más de los recipientes conteniendo un lecho de partículas sólidas fluidizables, incluyendo un primer recipiente y un segundo recipiente, en donde el medio de conmutación primario es capaz de redirigir la corriente de materia prima de los primeros recipientes al segundo recipiente mientras que simultáneamente redirige la corriente de restauración del segundo recipiente o de otro de los dos o más recipientes al primer recipiente.

21. El aparato de acuerdo a la reivindicación 20, en donde al menos una de las entradas del primer recipiente está conectada a al menos una de las salidas del segundo recipiente y en donde al menos una de las entradas para el segundo recipiente está conectada a al menos una de las salidas del primer recipiente y en donde el aparato además contiene medios de conmutación secundarios para alimentar alternativamente una corriente de la salida de uno de los recipientes a una entrada del otro recipiente, en donde la operación del medio de conmutación secundario está sincronizado con la operación del medio de conmutación primario.