PROCEDIMIENTO PARA LA COMBUSTIÓN ACUOSA DE GAS DE SÍNTESIS PARA GENERAR ELECTRICIDAD.

Procedimiento para la combustión acuosa del gas de síntesis para generar electricidad.

Purificamos el aire en filtro de mangas (1) previo a introducirlo en el reactor de mezcla de gases (2). Así se mezcla estequiométricamente el gas de síntesis, con el oxígeno -O2- del aire, el reactor esta unido al depósito de reacción (3), con agua -H2O- en fase líquida, se transmite el calor producido al agua -H2O-, que pasa a vapor de agua a alta temperatura y presión, que conducimos (4) a turbina (5) para transformar la energía calorífica y la presión del vapor de agua en energía mecánica, a la turbina acoplamos generador que produce energía eléctrica. El vapor de agua, lo conducimos a un intercambiador de calor (6) para disminuir la temperatura, y pasar a fase líquida. El agua -H2O-, la conducimos al depósito de reacción para iniciar el proceso.

PROCEDIMIENTO PARA LA COMBUSTION ACUOSA DE GAS DE SINTESIS PARA GENERAR ELECTRICIDAD

La presente invención se refiere a la combustión del gas de síntesis en un medio acuoso para generar vapor de agua a 5 alta temperatura y presión, que aplicado a una turbina, produce energía eléctrica.

El presente procedimiento debemos encuadrarlo dentro del sector de la energía dado que se produce energía eléctrica a partir del gas de síntesis, mediante la combustión directa 1º con el oxígeno en medio acuoso, lo que permite una mayor eficiencia energética, al evitar perdidas de transferencia, porque el calor generado por la combustión y es totalmente aprovechado para producir vapor de agua a alta temperatura y presión. En la combustión del gas de síntesis, que esta compuesto por monóxido de carbono e hidrogeno, se purifica el dióxido de carbono emitido, para poder almacenarlo sin otro proceso complementario, por lo que la presente invención también puede encuadrarse dentro del sector medioambiental.

ANTECEDENTES DE LA INVENCION

La combustión del gas de síntesis compuesto por hidrógeno -H2-y monóxido de carbono tiene un interés prioritario desde el punto de vista científico, porque el gas de síntesis se puede obtener, tanto de fuentes de energía renovable,

como de energía fósil, pero sin emisión de gases de efecto

5 invernadero. Dependiendo de la procedencia y de los métodos utilizados en la obtención del gas de síntesis, el porcentaje de hidrógeno-H2-y de monóxido de carbono -CO-varia, obteniéndose de manera general el cincuenta por cien de monóxido de carbono -CO-y el cincuenta por cien de hidrógeno -H2-·

1º 15 En el estado de la técnica actual, son conocidos procesos de purificación del gas de síntesis para obtener hidrogeno depurado, eliminando el monóxido de carbono -CO-del gas de síntesis, P200900216. Se han desarrollados sistemas mecánicos que permitan aprovechar la energía generada por la combustión del hidrógeno -H2-y el monóxido de carbono -CO-con el oxígeno -02-para generar energía eléctrica. Peróxido de hidrógeno -H202-para la combustión directa. Pilas de hidrógeno -H2-para generar energía eléctrica. Combustión catalítica del amoniaco -NH3-para hacer reaccionar el hidrógeno -H2-con el oxígeno -02-·

2º EI presente procedimiento supone un avance cualitativo en los procesos conocidos hasta ahora, cuyas mejoras afectan a la eficiencia energética de las energías limpias, y a la disminución del uso de energías fósiles, que son contaminantes medioambientalmente.

DESCRIPCION DE LA INVENCION

Mediante un filtro de mangas, purificamos el a1re de la

5 de gases. El reactor de premezcla de gases, va unido, solidariamente, a un depósito de reacción que contiene agua -H20-. Con el reactor de premezcla de gases, ajustamos la combustión estequiométrica del hidrógeno -H2-y el monóxido de carbono -CO-con el oxígeno -02-del aire en medio acuoso.

1º El depósito de reacción que contiene el agua -H20-, se encarga de regular la temperatura, para que la temperatura de combustión sea mucho menor que en la combustión directa, dependiendo del caudal de agua-H20-. Con el caudal másico de CO 1 H2 /02 del aire, se regula la temperatura del vapor generado que puede encontrarse entre 600-1.000 oc dependiendo de las especificaciones estequiometricas que consideremos.

15 20 El agua -H20-introducida en el depósito de reacción, actúa al mismo tiempo de intercambiador de calor y de refrigerante del sistema, que tiene todas las condiciones adecuadas, comparándolo con la combustión directa, para producir el vapor sobrecalentado de manera estable y poder generar electricidad de una manera continua y

segura.

Como el combustible que utilizamos es el gas de síntesis, la reacción será la siguiente:

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hidrógeno-H2-y el monóxido de carbono -CO-, estará en

relación con el porcentaje de hidrógeno -H2-y oxígeno -

0~-que tenga el gas de síntesis, teniendo en cuenta que la

relación estequiométrica del monóxido de carbono -CO-

5 con el oxígeno -02-es de 2:1 y la reacción estequiométrica

del hidrógeno con el oxígeno -02-, la es 2:1. Podemos

afirmar, de acuerdo con la formulación descrita que el aire

que necesitamos para tener la cantidad adecuada de

oxígeno-02-es 4, 76 veces la cantidad que tenemos de

1º hidrógeno-H2-.

La combustión tiene una gran eficiencia, en torno al

noventa y nueve por cien, con agua -H20-a temperatura

ambiente. Las diferentes temperaturas del tanque de agua,

influyen en el rendimiento de la eficacia de la combustión.

15 El mejor porcentaje de rendimiento es a 25° centígrados, y

conforme aumenta esta temperatura disminuye

sensiblemente el porcentaje de combustión en la reacción

en cuestión.

El .esquema del proceso es el siguiente, en un primer

2º momento a través del quemador, donde realizaríamos pre

mezcla estequiométrica de Monóxido de Carbono 1

Hidrógeno -H2-1Oxígeno -02-, realizamos la combustión,

generando una corriente de vapor sobrecalentado,

La reacción del gas de síntesis es la siguiente:

La entalpía de combustión del monóxido de carbono -CO-

es -283 KJ/mol y la reacción de combustión del gas de

síntesis al 50°/o de hidrógeno -H2y monóxido de carbono -

CO-es de 1138 kJ/mol.

5 También se forma vapor sobrecalentado debido a

la evaporación del agua -H20-que esta en el tanque y que

entra en contacto con la llama de combustión gas de

síntesis y el aire.

El vapor de agua -H20-obtenido en la combustión directa

1º del gas de síntesis, se conduce mediante una tubería a

la turbina para generar energía eléctrica. El vapor de agua

- H20-, una vez que ha pasado por la turbina, se recoge

para transportarlo a un intercambiador de calor, con el

objeto de disminuir la temperatura, a los efectos de que

15 dicho vapor de agua-H20-, ya en fase líquida, lo llevemos

a un deposito de almacenamiento. Desde el depósito de

almacenamiento lo conducimos mediante una segunda

tubería al depósito de reacción principal, para introducir el

agua -H20-en dicho reactor a una temperatura de 25°C,

2º para hacer más eficiente la reacción en el reactor de

premezcla.

El problema técnico que se plantea, es la búsqueda de

una nueva tecnología que haga más eficiente el empleo del

gas de síntesis que lo contiene, para poder llegar a

combustible.

Las características esenciales es la combustión directa

5 1º 15 mediante un reactor de premezcla del gas de síntesis con el oxígeno -02-ó, en medio acuoso, para que el agua -H20-contenida en el depósito de reacción, sirva al mismo tiempo de transferencia de calor y de refrigerante, para poder controlar la temperatura del proceso. Dependiendo de la cantidad de agua -H20-podemos regular la temperatura del vapor de agua -H20, para una misma cantidad de energía producida por la reacción exotérmica del gas de síntesis con el oxígeno -02-· Otra característica destacable, es la ausencia de pérdidas de calor en la transferencia de calor para producir energía eléctrica, dado que la combustión del gas de síntesis, con el oxígeno -02se produce directamente sobre el agua -H20-que sirve como elemento de transporte de la energía calorífica para transformarla en energía eléctrica, por lo que no existen intercambiadores de calor.

20 De todo lo descrito, se desprenden las ventajas que presenta la combustión en medio acuoso del gas de síntesis, para generar energía eléctrica, con respecto a otras realizaciones precedentes.

BREVE DESCRIPCION DE LOS DIBUJOS

18 PROCEDIMIENTO PARA COMBUSTION DEL GAS DE

5 SINTESIS, QUE ESTA COMPUESTO POR HIDROGENO Y MONOXIDO DE CARBONO, EN UN MEDIO ACUOSO, cuya invención tiene por objeto hacer reaccionar el gas de síntesis· con el oxigeno -02-, en un medio acuoso (agua -H20-) , para producir vapor de agua -H20-a alta temperatura y presión, que mediante una turbina y un generador produce energía eléctrica y que comprende las siguientes etapas:

1º 1 5 -Un filtro de mangas, para purificar el aire de la atmosfera. -Un reactor de premezcla de gases, unido solidariamente a un depósito de reacción que contiene agua -H20-. -Un depósito de reacción que al contener agua -H20-, actúa como intercambiador de calor y de refrigerante del sistema, para producir vapor de agua -H20-sobrecalentado de manera estable.

20 Y que se caracteriza por trasmitir el calor producido por la reacción exotérmica del gas de síntesis con el oxigeno -02-directamente en el agua -H20-que contiene el depósito de reacción, de acuerdo con la siguiente reacción:

2H2+ 2CO + 2.

2. ~-------2CO +2H20 + 1138 kj/mol

25 La energía calorífica trasmitida al medio acuoso (agua-H20-) produce vapor de agua -H20-a alta temperatura y presión, que mediante una turbina y un generador produce energía eléctrica.