PLANTA COMBINADA.

Se proporciona una planta combinada. La planta combinada suministra de forma continua hidrógeno y nitrógeno a una instalación de síntesis de amoniaco que sintetiza de forma continua amoniaco a partir de hidrógeno y nitrógeno,

incluyendo la planta combinada: una instalación de producción de hidrógeno para adquirir energía solar y producir hidrógeno utilizando una parte de la energía solar adquirida; una instalación de producción de nitrógeno para producir nitrógeno a partir de aire y suministrar el nitrógeno a la instalación de síntesis de amoniaco; y una instalación de almacenamiento de hidrógeno para almacenar el hidrógeno producido por la instalación de producción de hidrógeno y suministrar el hidrógeno producido a la instalación de síntesis de amoniaco.

Planta combinada.

CAMPO TÉCNICO

La presente invención se refiere a una planta combinada.

TÉCNICA ANTERIOR

El calentamiento global durante los últimos años se está convirtiendo en un problema cada vez más grave. Se considera que la principal causa del mismo es la emisión a la atmósfera de dióxido de carbono (C02) o compuestos similares procedentes de combustibles fósiles, tal como el petróleo y el gas natural, que se han usado en grandes cantidades como fuente de energía durante el siglo XX.

Por otro lado, al aumentar la demanda de energía, el agotamiento de los combustibles fósiles, hasta ahora considerados inagotables, se está convirtiendo en una realidad, y el precio se está incrementando a una velocidad mucho más elevada de la que se podía esperar. En un futuro próximo, cada vez será más difícil para la humanidad depender de los combustibles fósiles.

Como energía alternativa a los combustibles fósiles, tales como el petróleo y el gas natural, se están desarrollando estudios en la actualidad sobre la energía del carbón, la energía de la biomasa, la energía nuclear y la energía solar.

Sin embargo, en el caso de la energía del carbón como energía alternativa, la combustión del carbón emite una gran cantidad de dióxido de carbono y se cree que esto puede llegar a ser un problema. Una solución a este problema podría ser adquirir el dióxido de carbono en la combustión y almacenarlo bajo tierra y hay en curso numerosas investigaciones sobre este asunto, aunque el almacenamiento estable a largo plazo no está garantizado y además, los lugares adecuados para el almacenamiento están distribuidos de forma desigual. Por otro lado, el coste de la captura es muy elevado y transferir el dióxido de carbono e inyectarlo en la tierra sería un problema. Además, la posibilidad de que la combustión de carbón derive en un problema medioambiental debido a la generación de óxido de azufre (SOx) , humo y emisiones similares también se convertirá en un problema.

La energía de la biomasa como energía alternativa, en particular, los biocombustibles tales como el etanol, está siendo recientemente foco de atención. Sin embargo, se necesita gran cantidad de energía para producir y

concentrar etanol a partir de cultivos vegetales, y esto es algunas veces poco ventajoso desde el punto de vista de la eficiencia energética. Más aún, el uso de maíz, soja, caña de azúcar o similares como materia prima de los biocombustibles, provoca un encarecimiento de alimentos y piensos, puesto que dichos cultivos también se utilizan en la alimentación humana y animal. Por consiguiente, la energía de la biomasa no puede considerarse una fuente de energía sustancial salvo para áreas tales como Brasil.

No es de esperar un progreso significativo y global izado del uso de la energía nuclear como energía alternativa ya que no se ha encontrado una solución satisfactoria para el tratamiento de los residuos radiactivos generados en las centrales nucleares y existe una fuerte opsición a su uso por el miedo a que proliferen las centrales nucleares. Más bien al contrario, la energía nuclear como energía alternativa puede ir disminuyendo a medida que se van desmantelando reactores nucleares.

Como se ha descrito antes, la energía del carbón, la energía de la biomasa y la energía nuclear no van a conseguir solucionar los problemas de sostenibilidad y de generación de dióxido de carbono que están conduciendo al calentamiento global. Por consiguiente, la energía solar es una fuente de energía ideal.

SUMARIO DE LA INVENCiÓN

La energía solar es muy potente como energía alternativa, pero su utilización en la actividad social se encuentra con los problemas de que (1) la densidad de energía de la energía solar es baja y, (2) el almacenamiento y transferencia de energía solar son complicados. Sin embargo, una vez que se solucione el problema (2) relativo al almacenamiento y la transferencia de energía solar, puede asegurarse una extensa zona tal como el desierto y la posibilidad de usar una extensa zona elimina el problema de la baja densidad de energía.

Para resolver el problema anteriormente descrito, es necesario convertir la energía solar en energía química que es fácil de almacenar y transferir. Aunque pueden ser factibles diversas sustancias, considerando la capacidad de manipulación, seguridad, utilización de infraestructuras existentes y aplicación como energía, el amoníaco parece ser el más adecuado. El método de producción de amoniaco incluye: adquirir energía solar y producir hidrógeno en una instalación de producción de hidrógeno a partir de agua mediante el uso de una parte de la energía solar adquirida; producir nitrógeno a partir de aire en una instalación de producción de nitrógeno; almacenar el hidrógeno producido en una instalación de almacenamiento de hidrógeno; y sintetizar de forma continua amoníaco en una instalación de síntesis de amoniaco a partir del hidrógeno producido y el nitrógeno producido.

BREVE DESCRIPCiÓN DE LOS DIBUJOS

La presente invención se describe a continuación con referencia a los dibujos adjuntos. La Fig. 1 es una vista que ilustra un ejemplo de la planta de producción de amoniaco. La Fig. 2 es una vista que ilustra un ejemplo del colector de luz de tipo plato parabólico. La Fig. 3 es una vista que ilustra un ejemplo del colector de luz solar de tipo torre. La Fig. 4 es una vista que ilustra un ejemplo del colector de luz de tipo cilindro parabólico. La Fig. 5 es una vista que ilustra un ejemplo de la instalación de producción de hidrógeno. La Fig. 6 es una vista que ilustra un ejemplo de la instalación de almacenamiento de hidrógeno. La Fig. 7 es una vista que ilustra otro ejemplo de la instalación de almacenamiento de hidrógeno. La Fig. 8 es una vista que ilustra un ejemplo de la instalación de producción de nitrógeno. La Fig. 9 es una vista que ilustra un ejemplo de la instalación de producción de nitrógeno para producir nitrógeno por separación criogénica. La Fig. 10 es una vista que ilustra un ejemplo de la instalación de síntesis de amoniaco. La Fig. 11 es una vista que ilustra otro ejemplo de la instalación de síntesis de amoniaco. La Fig. 12 es una vista que ilustra un ejemplo de la cantidad de luz captada. La Fig. 13 es una vista que ilustra un ejemplo del aparato de control para llevar a cabo los cálculos de la cantidad de producción de amoniaco y controlar

la cantidad de producción de amoniaco. La Fig. 14 es una vista que ilustra un ejemplo del flujo de procesos para llevar a cabo los cálculos de la cantidad de producción de amoniaco y controlar la cantidad de producción de amoniaco. La Fig. 15 es una vista que ilustra un ejemplo del flujo de proceso para ilustrar el balance de materia de la planta de amoniaco. La Fig. 16 es una vista que ilustra el balance de materia en el flujo de proceso mostrado en la Fig. 15. La Fig. 17 es una vista que ilustra un ejemplo de la planta combinada para suministrar un gas de síntesis a una instalación 400 de síntesis de amoniaco.

DESCRIPCiÓN DE LAS REALIZACIONES

En lo que se refiere al almacenamiento y transferencia de energía solar, se considera el amoníaco (NH 3) como un combustible líquido que puede producirse a partir de agua, aire y energía solar y que es fácil de almacenar y transferir.

La producción mundial de amoniaco es en la actualidad aproximadamente de 150 millones de toneladas al año, y una gran cantidad del amoniaco se utiliza fundamentalmente como fertilizante. Aparte de dicho uso actual en grandes cantidades en el mercado, se cree que el amoniaco tiene una aceptación social suficientemente alta.

El amoníaco tiene características físicas similares a las de los GLP y licua fácilmente por debajo de aproximadamente 8, 106 x 105 Pa a temperatura ordinaria, y su almacenamiento y transferencia tiene resultados satisfactorios y no son particularmente problemáticos. Además, el amoniaco se define como una sustancia no inflamable que tiene poca capacidad de ignición, baja velocidad de combustión incluso cuando arde, y un estrecho intervalo de combustión y, por tanto, se considera que su manipulación no plantea problemas particulares.

La densidad de energía del amoniaco es aproximadamente la mitad que la de la gasolina y casi igual que la del metanol pero, en términos de poder calorífico con una razón de mezcla teórica, el amoniaco es equiparable a la gasolina y aplicable satisfactoriamente como combustible también para un cuerpo móvil. Además, el amoniaco puede ser suministrado a una planta de energía térmica localizada en una zona remota mediante un depósito o similar y puede ser quemado en lugar de gas natural o carbón...

1. Un método para la producción de amoniaco, que comprende: adquirir, mediante una instalación de producción de hidrógeno, energía solar y producir, mediante la instalación de producción de hidrógeno, hidrógeno utilizando una parte de la energía solar adquirida; producir, mediante una instalación de producción de nitrógeno, nitrógeno a partir de aire; almacenar el hidrógeno producido por la instalación de producción de hidrógeno en una instalación de almacenamiento de hidrógeno; y

sintetizar continuamente, mediante una instalación de síntesis de amoniaco, amoniaco a partir del hidrógeno producido y del nitrógeno producido.

2. El método según la reivindicación 1, en el que el nitrógeno producido por la instalación de producción de nitrógeno se almacena en la instalación de almacenamiento de nitrógeno.

3. El método según la reivindicación 1, que comprende convertir la energía térmica generada quemando el hidrógeno producido y aire en energía eléctrica, y suministrar la energía eléctrica obtenida a al menos una de la instalación de producción de nitrógeno, la instalación de síntesis de amoniaco y la instalación de producción de hidrógeno.

4. El método según la reivindicación 1, que comprende producir nitrógeno quemando el hidrógeno producido y aire por la instalación de producción de nitrógeno, convertir la energía térmica generada por la combustión en energía eléctrica, y suministrar la energía eléctrica producida a al menos una de la instalación de síntesis de amoniaco y la instalación de producción de hidrógeno.

5. El método según la reivindicación 4, que comprende quemar, mediante la instalación de producción de nitrógeno, aire e hidrógeno en un exceso de hidrógeno mayor que la razón estequiométrica, y determinar la razón de exceso de hidrógeno en base a al menos una de la concentración de oxígeno en el gas de combustión, la concentración de óxido de nitrógeno y la eficiencia de generación de energía.

6. El método según la reivindicación 4, que comprende quemar, mediante la instalación de producción de nitrógeno, el hidrógeno producido en una cantidad suficientemente grande para obtener una cantidad de nitrógeno necesaria para la síntesis de amoniaco.

7. El método según la reivindicación 3, que comprende quemar,

mediante la instalación de producción de nitrógeno, el hidrógeno producido en una cantidad suficientemente grande para adquirir energía eléctrica determinada a partir de la energía eléctrica necesaria para al menos una de la instalación de síntesis de amoniaco y la instalación de producción de hidrógeno.

8. El método según la reivindicación 6 o 7, que comprende obtener, mediante la instalación de producción de nitrógeno, el hidrógeno producido por la instalación de almacenamiento de hidrógeno.

9. El método según la reivindicación 3, que comprende almacenar el hidrógeno a una presión basada en la presión de combustión del hidrógeno y el aire en la instalación de producción de nitrógeno y/o la presión de reacción de la síntesis de amoniaco en la instalación de almacenamiento de hidrógeno.

10. El método según la reivindicación 1, que comprende calcular la cantidad de hidrógeno que puede producirse en un día en base a la información del valor de insolación solar y calcular la cantidad de producción de amoniaco en base al valor de producción de hidrógeno calculado, en el que

en la síntesis continua de amoniaco, se produce amoniaco en la cantidad de producción de amoniaco calculada.

11. Un método para la producción de un gas de síntesis de amoniaco que comprende: adquirir, mediante una instalación de producción, energía solar y producir hidrógeno utilizando una parte de la energía solar adquirida; producir, mediante una instalación de producción de nitrógeno, nitrógeno a partir de aire; almacenar el hidrógeno producido por la instalación de producción de hidrógeno en una instalación de almacenamiento de hidrógeno; y

suministrar el hidrógeno producido y el nitrógeno producido a una instalación de síntesis de amoniaco.

12. El método según la reivindicación 11, que comprende almacenar el nitrógeno producido por la instalación de producción de nitrógeno en la instalación de almacenamiento de nitrógeno.

13. El método según la reivindicación 11, que comprende producir nitrógeno quemando el hidrógeno producido y aire en la instalación de

producción de nitrógeno, convertir la energía térmica generada por la combustión en energía eléctrica, y suministrar la energía eléctrica obtenida a al menos una de la instalación de síntesis de amoniaco y la instalación de producción de hidrógeno.

14. El método según la reivindicación 13, que comprende, en la instalación de almacenamiento de hidrógeno, almacenar el hidrógeno a una presión basada en la presión de combustión del hidrógeno y el aire en la instalación de producción de nitrógeno y/o la presión de reacción de la síntesis de amoniaco.

15. Una planta de producción de amoniaco para la producción de amoniaco usando energía solar, que comprende:

una instalación de producción de hidrógeno para adquirir energía solar y producir hidrógeno utilizando una parte de la energía solar adquirida,

una instalación de producción de nitrógeno para producir nitrógeno a partir de aire,

una instalación de almacenamiento de hidrógeno para almacenar el hidrógeno producido por la instalación de producción de hidrógeno; y

una instalación de síntesis de amoniaco para sintetizar de forma continua amoniaco a partir del hidrógeno producido y el nitrógeno producido.

16. La planta de producción de amoniaco según la reivindicación 15, que comprende una instalación de almacenamiento de nitrógeno para almacenar el nitrógeno producido por la instalación de producción de nitrógeno.

17. La planta de producción de amoniaco según la reivindicación 15, que comprende un equipo de generación de energía para convertir la energía térmica generada quemando el hidrógeno producido y el aire en energía eléctrica, y suministrar la energía eléctrica obtenida a al menos una de la instalación de producción de nitrógeno, la instalación de síntesis de amoniaco y la instalación de producción de hidrógeno.

18. La planta de producción de amoniaco según la reivindicación 15, en la que la instalación de producción de nitrógeno produce nitrógeno quemando el hidrógeno producido y aire, convierte la energía térmica generada por la combustión en energía eléctrica, y suministra la energía eléctrica obtenida a al menos una de la instalación de síntesis de amoniaco y la instalación de producción de hidrógeno.

19. La planta de producción de amoniaco según la reivindicación 18, en la que la instalación de producción de nitrógeno quema aire e hidrógeno en un exceso de hidrógeno mayor que la razón estequiométrica, y la razón del exceso de hidrógeno se determina en base a al menos una de la concentración de oxígeno en el gas de combustión, la concentración de óxido de nitrógeno, y la eficiencia de generación de energía.

20. La planta de producción de amoniaco según la reivindicación 18, en la que en la instalación de producción de nitrógeno, el hidrógeno producido se quema en una cantidad suficientemente grande para obtener la cantidad de nitrógeno necesaria para la síntesis de amoniaco.

21. La planta de producción de amoniaco según la reivindicación 17, en la que la instalación de producción de nitrógeno quema el hidrógeno producido en una cantidad suficientemente grande para adquirir energía eléctrica determinada a partir de la energía eléctrica necesaria para al menos una de la instalación de síntesis de amoniaco y la instalación de producción de hidrógeno.

22. La planta de producción de amoniaco según la reivindicación 20 o 21, en la que la instalación de producción de nitrógeno obtiene el hidrógeno producido de la instalación de almacenamiento de hidrógeno.

23. La planta de producción de amoniaco según la reivindicación 17, en la que la instalación de almacenamiento de hidrógeno almacena el hidrógeno a una presión basada en la presión de combustión del hidrógeno y el aire en la instalación de producción de nitrógeno y/o la presión de reacción de la síntesis de amoniaco.

24. La planta de producción de amoniaco según la reivindicación 15, que comprende un aparato de control para calcular la cantidad de hidrógeno que puede producirse en un día basándose en la información del valor de insolación solar, calcular la cantidad de producción de amoniaco en base al valor de producción de hidrógeno calculado, y dejar que la instalación de síntesis de amoniaco produzca amoniaco en la cantidad de producción de amoniaco calculada.

25. Una planta combinada para el suministro continuo de hidrógeno y nitrógeno a una instalación de síntesis de amoniaco que sintetiza de forma continua amoniaco a partir de hidrógeno y nitrógeno, comprendiendo la planta combinada:

una instalación de producción de hidrógeno para adquirir energía solar y producir hidrógeno utilizando una parte de la energía solar adquirida;

una instalación de producción de nitrógeno para producir nitrógeno a partir de aire y suministrar el nitrógeno a la instalación de síntesis de amoniaco; y

una instalación de almacenamiento de hidrógeno para almacenar el hidrógeno producido por la instalación de producción de hidrógeno y suministrar el hidrógeno producido a la instalación de síntesis de amoniaco.

26. La planta combinada según la reivindicación 25, que comprende una instalación de almacenamiento de nitrógeno para almacenar el nitrógeno 10 producido por la instalación de producción de nitrógeno.

27. La planta combinada según la reivindicación 25, en la que la instalación de producción de nitrógeno produce nitrógeno quemando el hidrógeno producido y aire, convierte la energía térmica generada por la combustión en energía eléctrica, y suministra la energía eléctrica obtenida a al

menos una de la instalación de síntesis de amoniaco y la instalación de producción de hidrógeno.

28. La planta combinada según la reivindicación 25, en la que la instalación de almacenamiento de hidrógeno almacena el hidrógeno a una presión basada en la presión de combustión del hidrógeno y el aire en la instalación de producción de nitrógeno y/o la presión de reacción de la síntesis de amoniaco.