PROCESO DE MEJORA DE CARBÓN UTILIZANDO NITRÓGENO Y DIÓXIDO DE CARBONO.
Un proceso integrado de mejora de carbón y de combustión, que comprende las etapas de:
separar aire en corrientes de aire enriquecido en oxígeno y aire enriquecido en nitrógeno; calentar la corriente de aire enriquecido en nitrógeno; introducir la corriente de aire enriquecida en nitrógeno calentada dentro de un aparato de mejora de carbón que contiene carbón; dejar que el aire enriquecido en nitrógeno calentado entre en contacto con el carbón en el aparato de mejora de carbón durante un periodo de tiempo seleccionado; introducir la corriente de aire enriquecido con oxígeno y el carbón del aparato de mejora de carbón en una cámara de combustión, quemar el carbón y el aire enriquecido en oxígeno en la cámara de combustión produciendo de este modo gas de combustión; secar, purificar y comprimir el gas de combustión para producir un fluido rico en dióxido de carbono; introducir el fluido rico en dióxido de carbono en el aparato de mejora de carbón; y dejar que el fluido rico en dióxido de carbono entre en contacto con el carbón en el aparato de mejora de carbón durante un periodo de tiempo seleccionado, no siendo simultáneas las etapas de dejar que dicho aire enriquecido en nitrógeno calentado entre en contacto con dicho carbón y de dejar que dicho fluido rico en dióxido de carbono entre en contacto con dicho carbón
Tipo: Patente Internacional (Tratado de Cooperación de Patentes). Resumen de patente/invención. Número de Solicitud: PCT/IB2006/003373.
Solicitante: L'AIR LIQUIDE, SOCIÉTÉ ANONYME POUR L'ETUDE ET L'EXPLOITATION DES PROCÉDÉS GEORGES CLAUDE
VARAGANI, RAJANI K.
Nacionalidad solicitante: Francia.
Dirección: 75, QUAI D'ORSAY 75321 PARIS CEDEX 07 FRANCIA.
Inventor/es: PRANDA,PAVOL, VARAGANI,RAJANI K.
Fecha de Publicación: .
Fecha Solicitud PCT: 27 de Noviembre de 2006.
Clasificación PCT:
- C10B57/04 QUIMICA; METALURGIA. › C10 INDUSTRIAS DEL PETROLEO, GAS O COQUE; GAS DE SINTESIS QUE CONTIENE MONOXIDO DE CARBONO; COMBUSTIBLES; LUBRICANTES; TURBA. › C10B DESTILACION DESTRUCTIVA DE MATERIAS CARBONOSAS PARA LA PRODUCCION DE GAS, COQUE, ALQUITRAN O MATERIAS SIMILARES (cracking de aceites C10G; gasificación subterránea de materias minerales E21B 43/295). › C10B 57/00 Otros procesos de carbonización o coquización; Características de los procesos de la destilación destructiva en general. › utilizando cargas de composición especial.
- C10L9/08 C10 […] › C10L COMBUSTIBLES NO PREVISTOS EN OTROS LUGARES; GAS NATURAL; GAS NATURAL DE SINTESIS OBTENIDO POR PROCEDIMIENTOS NO PREVISTOS EN LAS SUBCLASES C10G O C10K; GAS DE PETROLEO LICUADO; USO DE ADITIVOS PARA COMBUSTIBLES O FUEGOS; GENERADORES DE FUEGO. › C10L 9/00 Tratamiento de combustibles sólidos para mejorar su combustión. › por tratamientos térmicos, p. ej. calcinación.
- F23C9/00 MECANICA; ILUMINACION; CALEFACCION; ARMAMENTO; VOLADURA. › F23 APARATOS DE COMBUSTION; PROCESOS DE COMBUSTION. › F23C PROCEDIMIENTOS O APARATOS DE COMBUSTION QUE UTILIZAN COMBUSTIBLES FLUIDOS O COMBUSTIBLES SOLIDOS SUSPENDIDOS EN AIRE (quemadores F23D). › Aparatos de combustión caracterizados por disposiciones para hacer retornar los productos de combustión o los gases de combustión a la cámara de combustión (aparatos de combustión de lecho fluidificado con dispositivos para la remoción y parcial reintroducción de material en el lecho F23C 10/02; aparatos de combustión de lecho fluidificado con dispositivos para la remoción y parcial reintroducción de material en el lecho F23C 10/26).
- F23K1/04 F23 […] › F23K ALIMENTACION DE COMBUSTIBLE A LOS APARATOS DE COMBUSTION (alimentadores de combustible especialmente adaptados para los aparatos de combustión de lecho fluidificado F23C 10/22). › F23K 1/00 Preparación del combustible en pedazos o pulverulento para su suministro a los aparatos de combustión. › Calentamiento previo del combustible para su introducción en los aparatos de combustión.
- F23L7/00 F23 […] › F23L SUMINISTRO DE AIRE O LIQUIDOS O GASES NO COMBUSTIBLES A APARATOS DE COMBUSTION EN GENERAL (altares con medios de suministro de aire o vapor F23M 3/04; desviadores o protectores con pasajes de suministro de aire F23M 9/04 ); VALVULAS O REGULADORES DE TIRO ESPECIALMENTE ADAPTADOS AL CONTROL DEL SUMINISTRO DE AIRE O EL TIRO EN APARATOS DE COMBUSTION; TIRO INDUCIDO EN APARATOS DE COMBUSTION; TAPAS PARA CHIMENEAS O RESPIRADEROS; TERMINALES PARA LOS CONDUCTORES DE HUMOS. › Alimentacion de líquidos o gases al fuego no combustibles distintos del aire, p. ej. oxígeno, vapor.
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, Letonia.
Fragmento de la descripción:
Proceso de mejora de carbón utilizando nitrógeno y dióxido de carbono.
El carbón, cuando se extrae de la mina, viene con muchas impurezas. El proceso de mejorar el carbón en la mina se ha practicado por largo tiempo, principalmente para eliminar la humedad y otras impurezas fácilmente eliminables. Se ha encontrado que el vapor y ciertos gases inertes se usaron antes para este proceso. Este proceso no se practica todo el tiempo debido a la falta de disponibilidad de los ingredientes y por razones económicas.
En términos de la técnica anterior, los documentos US-A-4176011 y GB-A-1457353 enseñan procesos en un de horno de coque donde el carbón se pone en contacto con una mezcla de dióxido de carbono, nitrógeno y otros compuestos.
El documento US 2005/241217 A1 divulga un método de mejora de carbón que comprende directamente poner en contacto el carbón con vapor sobrecalentado.
El documento US 2004/261671 A1 divulga un proceso de combustión de carbón en el que se captura dióxido de carbono en el gas de combustión y se usa como gas de fluidificación para el carbón.
La presente invención propone un proceso innovador para mejorar/limpiar el carbón antes de su uso. Mejorar el carbón se refiere a reducir diversas impurezas que están presentes en el carbón extraído de la mina o el carbón en bruto para hacer el carbón más limpio y además incrementar el contenido de energía por unidad de peso del carbón. El proceso propuesto limpia o mejora el carbón usando dióxido de carbono (CO2) y nitrógeno (N2). Quemar carbón mejorado da como resultado menores emisiones contaminantes ambientales y una mayor eficacia de la combustión. Algunos carbones que no pueden quemarse en condiciones brutas puede hacerse posible su combustión con el proceso de mejora propuesto.
Purificar el gas de combustión obtenido de la combustión del carbón es a menudo muy caro. Cualquier esfuerzo por purificar el carbón antes de la combustión puede dar como resultado ahorros significativos. Además, algunos carbones de baja calidad que no pueden quemarse en quemadores típicos/tradicionales puede hacerse posible su combustión con el proceso de mejora propuesto.
Para una comprensión adicional de la naturaleza y objetos de la presente invención, deberá hacerse referencia a la siguiente descripción detallada, tomada en conjunción con los dibujos que la acompañan, en los que a elementos similares se asignan números de referencia iguales o análogos y en los que:
La figura 1 es una figura esquemática de un proceso integrado para mejorar carbón usando dióxido de carbono y nitrógeno.
La figura 2 es una figura esquemática del proceso de la figura 1 utilizando una unidad de limpieza de dióxido de carbono.
La figura 3 es una figura esquemática del proceso de la figura 1 utilizando una unidad de limpieza de nitrógeno.
La figura 4 es una figura esquemática de un proceso integrado del proceso de la figura 1 utilizando unidades de limpieza de dióxido de carbono y de nitrógeno.
La figura 5 es una figura esquemática del proceso de la figura 1 utilizando reciclado de gas de combustión.
La figura 6 es una figura esquemática del proceso de la figura 1 utilizando una unidad de limpieza de dióxido de carbono y reciclado de gas de combustión.
La figura 7 es una figura esquemática del proceso de la figura 1 utilizando una unidad de limpieza de nitrógeno y reciclado de gas de combustión.
La figura 8 es una figura esquemática del proceso de la figura 1 utilizando una unidad de limpieza de dióxido de carbono, una unidad de limpieza de nitrógeno y reciclado de gas de combustión.
El presente proceso propone el uso integrado de dióxido de carbono (CO2) y nitrógeno (N2) para el proceso de mejorar el carbón. Como el CO2 es un disolvente principal para los compuestos no polares, las impurezas presentes en el carbón (por ejemplo, a base de azufre) que son de naturaleza no polar se eliminan mejor con CO2 que con vapor. El uso de N2 caliente principalmente para disminuir el contenido de humedad en el carbón mejora los rendimientos de la combustión del carbón y así la eficiencia del proceso. Como resultado de este proceso de mejora, se puede obtener un valor de calentamiento más alto con menores impurezas.
La invención según se define en las reivindicaciones se refiere a un proceso integrado de mejora de carbón y de combustión de carbón que incluye las siguientes etapas. El aire se separa en corrientes de aire enriquecido en oxígeno y de aire enriquecido en nitrógeno. La corriente de aire enriquecido en nitrógeno se calienta. La corriente de aire enriquecido en nitrógeno calentada se introduce dentro de un aparato de mejora de carbón que contiene carbón. Se permite que el aire enriquecido en nitrógeno calentado entre en contacto con el carbón en el aparato de mejora de carbón durante un periodo de tiempo seleccionado. La corriente de aire enriquecido en oxígeno y el carbón del aparato de mejora de carbón se introducen en una cámara de combustión. El carbón y el aire enriquecido en oxígeno se queman en la cámara de combustión produciendo de este modo gas de combustión. El gas de combustión se seca, se purifica y se comprime para producir un fluido rico en dióxido de carbono. El fluido rico en dióxido de carbono se introduce en el aparato de mejora de carbón. Se permite que el aire enriquecido en dióxido de carbono calentado entre en contacto con el carbón en el aparato de mejora de carbón durante un periodo de tiempo seleccionado.
El proceso divulgado puede incluir también uno o más de los siguientes aspectos.
- recoger parte del gas de combustión de la cámara de combustión antes de que se lleve a cabo dicha etapa de secado, purificación y compresión y combinar el gas de combustión recogido con el gas enriquecido en oxígeno de la corriente introducida en la cámara de combustión;
- dejar que el fluido rico en dióxido de carbono salga del aparato de mejora de carbón y entre en una primera unidad de limpieza, en la que el contacto entre el fluido rico en dióxido de carbono y el carbón en el aparato de mejora de carbón da como resultado la solvatación de algunos constituyentes no polares del carbón dentro del fluido rico en carbono; y separar parte del dióxido de carbono del fluido rico en dióxido de carbono combinado y los constituyentes no polares en la primera unidad de limpieza; e introducir el dióxido de carbono separado de vuelta dentro del aparato de mejora de carbón; y eliminar al menos parte del contenido de un componente volátil de los constituyentes polares a partir de los constituyentes no polares; e introducir el contenido volátil separado dentro de la cámara de combustión.
Durante la etapa de dejar que entre en contacto el fluido rico en dióxido de carbono, el aparato de mejora de carbón está sellado y tiene una presión más grande que la presión ambiental.
El fluido rico en dióxido de carbono es un líquido.
El fluido rico en dióxido de carbono es un gas.
El fluido rico en dióxido de carbono tiene una presión de no menos de 1000 psia (69 bares (6794 kPa)).
- Permitir que el aire enriquecido en nitrógeno salga del aparato de mejora de carbón y entre en una segunda unidad de limpieza, en la que el contacto entre el aire enriquecido en nitrógeno y el carbono en el aparato de de mejora de carbono da como resultado la eliminación de parte de la humedad en el carbono; y separar la humedad del aire enriquecido en nitrógeno en la segunda unidad de limpieza para producir aire enriquecido en nitrógeno; e
- introducir el aire enriquecido en nitrógeno secado dentro del aparato de mejora de carbón.
Durante la etapa de dejar que entre en contacto el aire enriquecido en nitrógeno calentado, el aparato de mejora de carbón se purga.
La corriente de aire enriquecido en nitrógeno se calienta con calor producido por la etapa de combustión.
La corriente de aire enriquecido en nitrógeno se calienta con calor producido por una llama separada de dicha etapa de combustión.
La corriente de aire enriquecido en nitrógeno se calienta a una temperatura de más de 100ºC.
El gas enriquecido en oxígeno tiene una concentración de oxígeno en un intervalo desde el 21% hasta...
Reivindicaciones:
1. Un proceso integrado de mejora de carbón y de combustión, que comprende las etapas de: separar aire en corrientes de aire enriquecido en oxígeno y aire enriquecido en nitrógeno; calentar la corriente de aire enriquecido en nitrógeno; introducir la corriente de aire enriquecida en nitrógeno calentada dentro de un aparato de mejora de carbón que contiene carbón; dejar que el aire enriquecido en nitrógeno calentado entre en contacto con el carbón en el aparato de mejora de carbón durante un periodo de tiempo seleccionado; introducir la corriente de aire enriquecido con oxígeno y el carbón del aparato de mejora de carbón en una cámara de combustión, quemar el carbón y el aire enriquecido en oxígeno en la cámara de combustión produciendo de este modo gas de combustión; secar, purificar y comprimir el gas de combustión para producir un fluido rico en dióxido de carbono; introducir el fluido rico en dióxido de carbono en el aparato de mejora de carbón; y dejar que el fluido rico en dióxido de carbono entre en contacto con el carbón en el aparato de mejora de carbón durante un periodo de tiempo seleccionado, no siendo simultáneas las etapas de dejar que dicho aire enriquecido en nitrógeno calentado entre en contacto con dicho carbón y de dejar que dicho fluido rico en dióxido de carbono entre en contacto con dicho carbón.
2. El proceso de la reivindicación 1, que comprende adicionalmente las etapas de: recoger parte del gas de combustión de la cámara de combustión antes de que se lleve a cabo dicha etapa de secado, purificación y compresión y combinar el gas de combustión recogido con el gas enriquecido en oxígeno de la corriente introducida en la cámara de combustión.
3. El proceso de la reivindicación 1, que comprende adicionalmente las etapas de: dejar que el fluido rico en dióxido de carbono salga del aparato de mejora de carbón y entre dentro de una primera unidad de limpieza, en la que el contacto entre el fluido rico en dióxido de carbono y el carbón en el aparato de mejora de carbón da como resultado la solvatación de algunos constituyentes no polares del carbón en el fluido rico en dióxido de carbono; separar parte del dióxido de carbono del fluido rico en dióxido de carbono y los constituyentes no polares combinados en la primera unidad de limpieza; introducir el dióxido de carbono separado de nuevo en el aparato de mejora de carbón; eliminar al menos parte del contenido de componentes volátiles de los constituyentes no polares de los constituyentes no polares, e introducir el contenido volátil separado dentro de la cámara de combustión.
4. El proceso de la reivindicación 1, en el que, durante dicha etapa de dejar que entre en contacto el fluido rico en dióxido de carbono, el aparato de mejora de carbón está sellado y tiene una presión más grande que la presión ambiente.
5. El proceso de la reivindicación 1, en el que el fluido rico en dióxido de carbono es un líquido.
6. El proceso de la reivindicación 1, en el que el fluido rico en dióxido de carbono es un gas.
7. El proceso de la reivindicación 1, en el que el fluido rico en dióxido de carbono tiene una presión de no menos de 1.000 psia (69 bares (6794 kPa)).
8. El proceso de la reivindicación 1, que comprende adicionalmente las etapas de: dejar que el aire enriquecido en nitrógeno salga del aparato de mejora de carbón y entre en una segunda unidad de limpieza, en la que el contacto entre el aire enriquecido en nitrógeno y el carbón en el aparato de mejora de carbón da como resultado la eliminación de algo de la humedad en el carbón; separar la humedad del aire enriquecido en nitrógeno en la segunda unidad de limpieza para producir aire enriquecido en nitrógeno secado; e introducir el aire enriquecido en nitrógeno secado dentro del aparato de mejora de carbón.
9. El proceso de la reivindicación 1, en el que, durante dicha etapa de dejar que el aire enriquecido en nitrógeno entre en contacto, el aparato de mejora de carbón se purga.
10. El proceso de la reivindicación 1, en el que la corriente de aire enriquecida en nitrógeno se calienta con calor producido por dicha etapa de combustión.
11. El proceso de la reivindicación 1, en el que la corriente de aire enriquecida con nitrógeno se calienta con calor producido por una llama separada de dicha etapa de combustión.
12. El proceso de la reivindicación 1, en el que la corriente de aire enriquecida con nitrógeno se calienta a una temperatura de más de 100ºC.
13. El proceso de la reivindicación 1, en el que el gas enriquecido en oxígeno tiene una concentración de oxígeno en un intervalo desde el 21% hasta el 99,5%.
14. El proceso de la reivindicación 1, en el que el gas enriquecido con nitrógeno tiene una concentración de nitrógeno en un intervalo del 79% al 99,5%.
15. El proceso de la reivindicación 1, en el que el carbón no está en una suspensión con agua.
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