Proceso para la conversión de glicerina en gas de síntesis.

En horno de gas (1) calentamos a 290º centígrados la glicerina en depósito o tanque de reacción,

introduciendo como catalizadores, platino -Pt-, sobre una base de cobre -Cu-, óxido de cinc -ZnO- y óxido de aluminio -Al2O3-·(2). El gas de síntesis por descomposición de la glicerina, se almacena en depósito (3) utilizando parte del mismo como combustible, que lo conducimos mediante tubería de transporte (4) al quemador del homo de gas.

Característica esencial es la utilización de oro ·Au- y platino -Pt-, sobre una base de cobre como catalizadores, con mínima adición de óxido de cinc -ZnO- y óxido de aluminio -Al2O3- que disminuye la temperatura de descomposición.

Otra característica es la utilización del gas de síntesis como combustible para la descomposición de la glicerina, sin aporte energético externo alguno.

A destacar que el dióxido de carbono -CO2- emitido es neutro porque procede de una energía renovable como es la glicerina, subproducto del biodiesel.

Proceso para la conversión de glicerina en gas de síntesis.

La presente invención se refiere a la conversión de la glicerina, también llamada glicerol, en gas de síntesis. El biodiesel, elaborado a partir de aceites vegetales, tiene la consideración de energía renovable, por lo que los subproductos que proceden de su producción también tienen la consideración de energía renovable. La producción del biodiesel como fuente energética, supone la producción masiva de glicerina como subproducto. Cantidades masivas de glicerina deben ser procesadas para generar un producto útil para que la producción del biodiesel sea medioambientalmente aceptable.

Antecedentes de la invención

El presente proceso debemos encuadrarlo en sector de las energías renovables, por el aprovechamiento energético de un subproducto del biodiesel, como es la glicerina y supone un avance cualitativo en los procesos conocidos hasta ahora, dado que permite convertir la glicerina, que es un subproducto que tiene la consideración de residuo, en gas de síntesis, que, de esta manera, es una fuente renovable de energía de máximo interés. El gas de síntesis que esta compuesto de hidrógeno -H₂- y monóxido de carbono -CO-, permite su combustión directa con oxígeno -O₂-, para obtener energía, que en este proceso, tiene la consideración de renovable.

En efecto, se han buscado soluciones tecnológicas para reciclar la glicerina obtenida a partir del biodiesel, así como nuevas aplicaciones en el mercado a los efectos de consumir la producción masiva de glicerina. Por una parte, se ha buscado la incineración directa de la glicerina en un horno, como fuente de energía para producir energía eléctrica, pero este proceso tiene el inconveniente, que cuando se combustiona la glicerina directamente, se produce acroleína, que es un gas altamente toxico. Otra de las alternativas, es la utilización de la glicerina en la alimentación animal, especialmente en los pollos, con resultados positivos. El sistema actual mas preconizado es la conversión de la glicerina en metanol -CH₃OH-, cuyo objetivo es volver a reciclar la glicerina en metanol -CH₃OH-, que es un producto necesario para la fabricación del biodiesel, lo cual supone abaratar la producción de biodiesel, al reciclar su subproducto, que es la glicerina.

Descripción de la invención

En un horno de gas, con un quemador, calentamos la glicerina en un depósito ó tanque de reacción, a una temperatura superior a doscientos noventa grados centígrados. La energía necesaria para alcanzar dicha temperatura, la obtenemos mediante la combustión de gas de síntesis con oxígeno -O₂- del aire, que producirá dióxido de carbono -CO₂- y agua -H₂O-.

Dentro del depósito introduciremos como catalizadores oro -Au- y platino -Pt-, sobre una base de cobre -Cu-, además de pequeñas proporciones de óxido de cinc -ZnO- y óxido de aluminio -Al₂O₃-, para favorecer la reacción. La glicerina hierve a una temperatura de doscientos noventa grados centígrados, por lo que la separación de sus productos gaseosos es sencilla y al realizarse el proceso en continuo, su rendimiento es del cien por cien.

De acuerdo con la siguiente reacción:

CH₂OH-CHOH-CH₂OH---------------3CO+4H₂

se produce el gas de síntesis en la proporción de tres moles de monóxido de carbono -CO- a cuatro moles de hidrógeno -H₂-, por cada uno de los moles de glicerina empleados en el proceso. El gas de síntesis obtenido, se transporta a otro depósito para su almacenamiento, destinando una parte del mismo, al horno de gas, para la producción del calor necesario para alcanzar la temperatura de doscientos noventa grados centígrados de la glicerina.

Breve descripción de los dibujos

Para la mejor comprensión de cuanto queda descrito en la presente memoria, se acompaña Figura nº 1, en la que se representa:

El horno de gas de síntesis con el quemador (1). (2), es el depósito ó tanque de reacción. (3), es el depósito ó tanque de almacenamiento del gas de síntesis. (4), es la tubería que conduce parte del gas de síntesis producido al quemador del horno de gas.

Descripción de la forma de realización preferida

El proceso de la conversión de la glicerina en gas de síntesis, consta de un horno de gas, con un quemador, para combustionar el gas de síntesis con el oxígeno -O₂- del aire y producir energía calorífica (1). Dicha energía calorífica se utiliza para calentar el depósito ó tanque de reacción, donde se ha introducido la glicerina, hasta una temperatura de doscientos noventa grados centígrados. En dicho depósito, se introducen como catalizadores, platino -Pt-, sobre una base de cobre -Cu-, óxido de cinc -ZnO- y óxido de aluminio -Al₂O₃-, para favorecer la reacción (2). El gas de síntesis producido por la descomposición de la glicerina, lo transportamos a otro depósito para su almacenamiento (3) utilizando parte del mismo gas de síntesis como combustible, para lo que lo conducimos mediante una tubería de transporte (4) al quemador del horno de gas.

La característica esencial de la conversión de la glicerina en gas de síntesis, es la utilización del oro -Au- y el platino -Pt-, sobre una base de cobre -Cu- como catalizadores, con una mínima adición de óxido de cinc -ZnO- y óxido de aluminio -Al₂O₃-. La combinación de los metales nobles del oro -Au- y el platino -Pt- sobre una base de cobre -Cu-, es una condición esencial para favorecer la conversión de la glicerina en gas de síntesis, porque permite disminuir la temperatura de descomposición con el ahorro energético que ello supone. Otra característica destacable es la utilización del gas de síntesis como combustible para la descomposición de la glicerina, lo cual permite una mayor eficiencia energética en el proceso, dado que no necesita aporte energético externo alguno. También es destacable que el dióxido de carbono -CO₂- emitido por la combustión del gas de síntesis para la conversión de la glicerina en gas de síntesis, es neutro, porque procede de una energía renovable como es la glicerina como subproducto del biodiesel.

De todo lo descrito y por las observaciones de los dibujos se desprende las ventajas que presenta el proceso respecto a otras realizaciones precedentes.

En primer lugar hay que destacar la eficiencia energética del proceso, que no consume energía adicional, sino que se alimenta del gas de síntesis obtenido en el mismo.

Asimismo, a partir de los catalizadores utilizados en el proceso se consigue disminuir la temperatura necesaria para la descomposición térmica de la glicerina, lo que supone un ahorro energético y una mayor eficiencia energética del proceso.

Serán independientes del objeto de la invención, los materiales empleados, las dimensiones y los detalles accesorios siempre que no afecten a su esencialidad.

1. Procedimiento para conversión de la glicerina en gas de síntesis es un proceso para convertir un alcohol que se obtiene de un aceite vegetal como residuo del biodiesel, como es la glicerina, en gas de síntesis (CO+H₂) que comprende las siguientes etapas:

- Horno de gas con catalizadores de oro -Au- platino -Pt- sobre una base de cobre -Cu-, oxido de Zinc -ZnO- y oxido de aluminio -Al₂O₃-.

- Introducción de la glicerina en el horno de gas, para su descomposición térmica en gas de síntesis.

- Aprovechamiento de una parte del gas de síntesis producido, para su utilización como combustible en el horno de gas.

El procedimiento se caracteriza por la descomposición térmica de la glicerina (CH₂OH-CHOH-CH₂OH) a una temperatura de doscientos noventa grados centígrados, de acuerdo con la siguiente reacción:

CH₂OH-CHOH-CH₂OH ... 290º centígrados ... 3CO+4H₂ que en presencia de catalizadores de oro -Au- platino -Pt- sobre una base de cobre -Cu-, oxido de Zinc -ZnO- y oxido de aluminio -Al₂O₃-, permite reducir la temperatura de descomposición térmica de la glicerina.

Por cada uno de los moles de glicerina (CH₂OH-CHOH-CH₂OH) empleados en el proceso, se obtienen tres moles de monóxido de carbono -CO- y cuatro moles de hidrógeno -H₂-. Una parte del monóxido de carbono -CO- y el hidrógeno -H₂- producido que forman el gas de síntesis, se utiliza como combustible para el horno de gas, que descompone térmicamente la glicerina.