Un procedimiento para generar una salida seleccionada de H2 gas de síntesis, vapor y CO2.

Un procedimiento (10, 32, 52, 72, 92, 112, 130) selectivamente operable para fines de generación de al menos una salida (12,

13, 34, 54, 74, 94, 114, 132) predeterminada, basado en lo que es la naturaleza específica del fin principal del procedimiento (10, 32, 52, 72, 92, 112, 130) de sólidos calientes para el que se está produciendo al menos una salida (12, 13, 34, 54, 74, 94, 114, 132) predeterminada, que comprende:

pre-seleccionar un fin principal del procedimiento (10, 32, 52, 72, 92, 112, 130) de sólidos calientes de un grupo de fines principales del procedimiento (10, 32, 52, 72, 92, 112, 130) de sólidos calientes, que incluye al menos dos de la generación de una materia prima tal como H2 para uso para fines de producción de energía eléctrica, la generación de Gas de Síntesis para uso para fines de producción de energía eléctrica así como para otros usos industriales, producción de vapor para generación de energía eléctrica así como para otros usos, producción de calor del procedimiento, la producción de CO2 para fines agrícolas y la generación de H2 para uso para la producción de hidrocarburos líquidos;

proporcionar un primer reactor que pueda operar como un reactor (14, 36, 56, 76, 96, 116, 134) reductor; proporcionar un segundo reactor que pueda operar como un reactor (16, 38, 58, 78, 98, 118, 136) oxidante; suministrar como entradas al reactor (14, 36, 56, 76, 96, 116, 134) reductor tanto un combustible carbonoso sólido que contenga azufre como una fuente de calcio; suministrar aire como una entrada al reactor (16, 38, 58, 78, 98, 118, 136) oxidante; efectuar en el reactor (14, 36, 56, 76, 96, 116, 134) reductor con la fuente de calcio la captura del azufre en el combustible carbonoso sólido que contiene azufre para producir de ese modo CaS en el reactor (14, 36, 56, 76, 96, 116, 134) reductor;

efectuar la descarga del CaS como una salida del reactor (14, 36, 56, 76, 96, 116, 134) reductor y suministrar después dicho CaS como una entrada al reactor (16, 38, 58, 78, 98, 118,136) oxidante;

efectuar en el reactor (16, 38, 58, 78, 98, 118, 136) oxidante la producción de CaSO4 del CaS que se suministra como una entrada al reactor (16, 38, 58, 78, 98, 118, 136) oxidante;

efectuar la descarga del CaSO4 que se produce en el reactor (16, 38, 58, 78, 98, 118, 136) oxidante como una salida del reactor (16, 38, 58, 78, 98, 118,136) oxidante y después suministrar dicho CaSO4 como una entrada al reactor (14, 36, 56, 76, 96,116,134) reductor;

generar selectivamente al menos una salida (12, 13, 34, 54, 74, 94, 114,132) predeterminada basada en lo que es la naturaleza específica del fin principal del procedimiento (10, 32, 52, 72, 92,112,130) de sólidos calientes, para el que se está produciendo al menos una salida (12, 13, 34, 54, 74, 94, 114, 132) predeterminada de la realización de uno de lo siguiente, en el que se utiliza CaSO4 en el reactor (14, 36, 56, 76, 96, 116, 134) reductor tanto como una fuente de oxígeno como como una fuente de calor para efectuar de ese modo la generación en el reactor (14, 36, 56, 76, 96, 116, 134) reductor de al menos una salida predeterminada del combustible carbonoso sólido que contiene azufre y en el que se quema CaS en una reacción de liberación de calor en el reactor (16, 38, 58, 78, 98, 118, 136) oxidante para efectuar la generación de al menos una salida predeterminada en el reactor (16, 38, 58, 78, 98, 118,136) oxidante del calor liberado durante la calcinación del CaS en el reactor (16, 38, 58, 78, 98,118, 136) oxidante;

efectuar la descarga de al menos una salida (12, 13, 34, 54, 74, 94, 114, 132) predeterminada que se genera selectivamente en uno de, el reactor (14, 36, 56, 76, 96, 116, 134) reductor y el reactor (16, 38, 58, 78, 98, 118, 136) oxidante y,

suministrar agua de alimentación como una entrada adicional al reactor (16, 38, 58, 78, 98, 118, 136) oxidante, en el que la naturaleza específica del fin principal preseleccionado del procedimiento para el que se está produciendo al menos una salida predeterminada es la producción de vapor (28, 44, 64, 144) para generación de energía eléctrica así como para otros usos.

Un procedimiento para generar una salida seleccionada de H2 gas de síntesis, vapor y CO2

Campo técnico

Esta invención se refiere, en general, a procedimientos de sólidos calientes que pueden ser operables selectivamente para fines de generación de, al menos, una salida predeterminada, basados en lo que es la naturaleza específica del fin principal del procedimiento de sólidos calientes. Más en particular, la presente invención se refiere a dicho procedimiento de sólidos calientes, que es selectivamente operable para fines de generación de, al menos, una salida predeterminada, basado en lo que es la naturaleza específica del fin principal del procedimiento de sólidos calientes, en el que dicho fin principal del procedimiento de sólidos calientes se diseña para seleccionarse de un grupo de fines principales del procedimiento de sólidos calientes que incluye al menos dos de H2 para producción de energía eléctrica, gas de síntesis para producción de energía eléctrica así como para otros usos industriales, producción de vapor, producción de calor del procedimiento, producción de C2 para fines agrícolas y una materia prima tal como, como ejemplificación y no como limitación, H2 para uso para producción de hidrocarburos líquidos.

Antecedentes

El Mundo se enfrenta hoy a un reto crítico ya que todas las naciones se esfuerzan por satisfacer los requerimientos humanos básicos alimento, refugio, ropa y trabajo que tanto dependen de los suministros adecuados de energía. El gran aumento del uso de energía se ha satisfecho en su mayor parte por combustibles fósiles principalmente, carbón, petróleo y gas. Se cree que las preocupaciones medioambientales, la seguridad de suministro y los impactos económicos deben estar todos equilibrados ya que la demanda de energía continúa aumentando. El crecimiento económico y el uso de energía reales, sin embargo, permanecen aún indisolublemente unidos.

Aunque la búsqueda de soluciones últimas para proporcionar suministros adecuados de energía continúa, se deben considerar soluciones temporales, a corto plazo, para satisfacer el crecimiento inmediato de demanda de energía. Las mejoras tecnológicas en la minería, perforación, impulsión, tratamiento y uso de combustibles fósiles, por supuesto, puede alargar las reservas de recursos energéticos, al igual que un esfuerzo determinado en conservación de energía. De manera similar, la utilización de tecnologías de combustibles fósiles limpias, avanzadas, que implican el empleo de diversas formas de procedimientos de sólidos calientes tales como, como ejemplificación y no como limitación, gasificación de combustibles fósiles, combustión de lechos fluidizados o tecnologías de combustibles fósiles de combustión-gasificación híbridas, puede tener el efecto del de ampliar el uso de los grandes recursos de combustibles fósiles en el mundo.

Según el modo de operación de los sistemas de generación de energía eléctrica, como es conocido para la mayoría, el vapor que se produce por los generadores de vapor, que se emplean en dichos sistemas de generación de energía eléctrica a partir de la combustión de combustible fósil en los mismos, se diseña para emplearse en turbinas de vapor. Dicho vapor, que comúnmente es tanto a una temperatura alta como a una presión alta, se expande en la turbina de vapor mencionada para efectuar de ese modo una rotación de la turbina de vapor. Dicha rotación de la turbina de vapor es operativa a su vez de una manera conocida para causar un generador que se conecta de manera operativa convenientemente a la turbina de vapor para rotar también. Después, cuando el generador experimenta dicha rotación, se hace mover un conductor a través de un campo magnético, haciendo de ese modo que se genere una corriente eléctrica. El modo de operación ya descrito es fundamentalmente la base en que los sistemas de generación de energía eléctrica continúan basándose incluso hoy.

En un esfuerzo por realizar eficacias superiores para los sistemas de generación de energía eléctrica, se ha sabido que se han realizado intentos para aumentar las temperaturas y las presiones a que se pueden hacer operar los generadores de vapor que se emplean en dichos sistemas de generación de energía eléctrica. Dichos esfuerzos hasta la fecha han dado como resultado generadores de vapor que se han suministrado comercialmente para empleo en sistemas de generación de energía eléctrica que se pueden hacer operar en condiciones de presión subcríticas o que se pueden hacer funcionar en condiciones de presión supercríticas. Las mejoras en la resistencia de los materiales a partir de la cual se diseña para que se construyan dichos generadores de vapor, que se destinan a empleo en sistemas de generación de energía eléctrica, han permitido que dichos materiales, y así dichos generadores de vapor, operen tanto a dichas temperaturas superiores como a dichas presiones superiores.

Discutiendo más las tecnologías de combustibles fósiles limpias, avanzadas, a que se ha hecho referencia anteriormente previamente, en las que se emplean diversas formas de procedimientos de sólidos calientes y en particular a la de las tecnologías de gasificación de combustibles fósiles, primero se centra la atención a este respecto, como ejemplificación y no limitación, en la Patente de EE.UU. N° 2.62.89, expedida el 8 de julio de 1.952 a M. W. Kellogg Company. Se considera que las explicaciones de la Patente de EE.UU. N° 2.62.89 son representativas de una ejemplificación de un desarrollo temprano en el desarrollo continuo de las tecnologías de gasificación de combustibles fósiles del tipo en las que se emplean procedimientos de sólidos calientes. Con este propósito, según las explicaciones de la misma, las explicaciones de la Patente de EE.UU. N° 2.62.89 se refieren

a un procedimiento, que se dice que es adecuado en particular para la gasificación de materiales que contienen carbono sólido de bajo grado. Más específicamente, en la medida en que concierne el modo de operación del procedimiento a que se dirigen las explicaciones de la Patente de EE.UU. N° 2.62.89, los materiales que contienen carbono sólido se diseñan para ser oxidados para convertir dichos materiales que contienen carbono sólido en óxidos de carbono en virtud de la oxidación Indirecta del mismo con aire de tal manera que el nitrógeno del aire no contamine el gas producto. Dicha gasificación de los materiales que contienen carbono sólido se lleva a cabo en virtud de la oxidación y reducción alterna de un óxido de metal fluidizado. Según las explicaciones de la Patente de EE.UU. N° 2.62.89, los combustibles sólidos se someten para ser convertidos en gases como consecuencia de la puesta en contacto con un óxido de metal de materiales que contienen carbono sólido finamente dividido en condiciones tales como para hacer que se reduzca el óxido de metal y para que se oxide el carbono del combustible sólido a óxidos de carbono, siendo el óxido de metal la principal fuente de oxígeno que se requiere para la oxidación del carbono. Luego, después de que se ha reducido el óxido de metal, se somete el óxido de metal reducido para que se oxide de nuevo con lo cual el ciclo del procedimiento puede repetirse una vez más.

Considerando además las tecnologías de gasificación de combustibles fósiles de las tecnologías de combustibles fósiles limpias avanzadas a que se ha hecho referencia anteriormente previamente, en las que se emplean diversas formas de los procedimientos de sólidos calientes, se centra la atención a continuación en la presente memoria, como ejemplificación y no limitación, en la Patente de EE.UU. N° 4.62.573, expedida el 29 de julio de 1.986 para Combustión Engineering. Inc. Se considera que las explicaciones de la Patente de EE.UU. N° 4.62.573 son representativas de una ejemplificación de un desarrollo adicional en la evolución continuada de las tecnologías de gasificación de combustibles fósiles del tipo en el que se emplean los procedimientos de sólidos calientes. Con este propósito, según las explicaciones de la misma, se indica que las explicaciones de la Patente de EE.UU. N° 4.62.573 se tienen que dirigir a un método de gasificación y combustión de un combustible carbonoso y, más en particular, a un procedimiento integrado en el que se gasifica un combustible carbonoso que soporta azufre y nitrógeno para producir un gas combustible de bajo BTU rico en monóxido de carbono que se diseña para ser quemado con posterioridad con combustible carbonoso adicional en un generador de vapor. Más específicamente, en la medida en que concierne el modo de operación del procedimiento a que se refieren las explicaciones de la Patente de EE.UU. N° 4.62.573, una primera porción de... [Seguir leyendo]

1. Un procedimiento (1, 32, 52, 72, 92, 112, 13) selectivamente operable para fines de generación de al menos una salida (12, 13, 34, 54, 74, 94, 114, 132) predeterminada, basado en lo que es la naturaleza específica del fin principal del procedimiento (1, 32, 52, 72, 92, 112, 13) de sólidos callentes para el que se está produciendo al menos una salida (12, 13, 34, 54, 74, 94, 114, 132) predeterminada, que comprende:

pre-seleccionar un fin principal del procedimiento (1, 32, 52, 72, 92, 112, 13) de sólidos calientes de un grupo de fines principales del procedimiento (1, 32, 52, 72, 92, 112, 13) de sólidos calientes, que incluye al menos dos de la generación de una materia prima tal como H2 para uso para fines de producción de energía eléctrica, la generación de Gas de Síntesis para uso para fines de producción de energía eléctrica así como para otros usos industriales, producción de vapor para generación de energía eléctrica así como para otros usos, producción de calor del procedimiento, la producción de CO2 para fines agrícolas y la generación de H2 para uso para la producción de hidrocarburos líquidos;

proporcionar un primer reactor que pueda operar como un reactor (14, 36, 56, 76, 96, 116, 134) reductor; proporcionar un segundo reactor que pueda operar como un reactor (16, 38, 58, 78, 98, 118, 136) oxidante; suministrar como entradas al reactor (14, 36, 56, 76, 96, 116, 134) reductor tanto un combustible carbonoso sólido que contenga azufre como una fuente de calcio; suministrar aire como una entrada al reactor (16, 38, 58, 78, 98, 118, 136) oxidante; efectuaren el reactor (14, 36, 56, 76, 96, 116, 134) reductor con la fuente de calcio la captura del azufre en el combustible carbonoso sólido que contiene azufre para producir de ese modo CaS en el reactor (14, 36, 56, 76, 96, 116, 134) reductor;

efectuar la descarga del CaS como una salida del reactor (14, 36, 56, 76, 96, 116, 134) reductor y suministrar después dicho CaS como una entrada al reactor (16, 38, 58, 78, 98, 118,136) oxidante;

efectuar en el reactor (16, 38, 58, 78, 98, 118, 136) oxidante la producción de CaS4 del CaS que se suministra como una entrada al reactor (16, 38, 58, 78, 98, 118, 136) oxidante;

efectuar la descarga del CaS4 que se produce en el reactor (16, 38, 58, 78, 98, 118, 136) oxidante como una salida del reactor (16, 38, 58, 78, 98, 118,136) oxidante y después suministrar dicho CaS4 como una entrada al reactor (14, 36, 56, 76, 96,116,134) reductor;

generar selectivamente al menos una salida (12, 13, 34, 54, 74, 94, 114,132) predeterminada basada en lo que es la naturaleza específica del fin principal del procedimiento (1, 32, 52, 72, 92,112,13) de sólidos calientes, para el que se está produciendo al menos una salida (12, 13, 34, 54, 74, 94, 114, 132) predeterminada de la realización de uno de lo siguiente, en el que se utiliza CaS4 en el reactor (14, 36, 56, 76, 96, 116, 134) reductor tanto como una fuente de oxígeno como como una fuente de calor para efectuar de ese modo la generación en el reactor (14, 36, 56, 76, 96, 116, 134) reductor de al menos una salida predeterminada del combustible carbonoso sólido que contiene azufre y en el que se quema CaS en una reacción de liberación de calor en el reactor (16, 38, 58, 78, 98, 118, 136) oxidante para efectuar la generación de al menos una salida predeterminada en el reactor (16, 38, 58, 78, 98, 118,136) oxidante del calor liberado durante la calcinación del CaS en el reactor (16, 38, 58, 78, 98,118, 136) oxidante;

efectuar la descarga de al menos una salida (12, 13, 34, 54, 74, 94, 114, 132) predeterminada que se genera selectivamente en uno de, el reactor (14, 36, 56, 76, 96, 116, 134) reductor y el reactor (16, 38, 58, 78, 98, 118, 136) oxidante y,

suministrar agua de alimentación como una entrada adicional al reactor (16, 38, 58, 78, 98, 118, 136) oxidante, en el que la naturaleza específica del fin principal preseleccionado del procedimiento para el que se está produciendo al menos una salida predeterminada es la producción de vapor (28, 44, 64, 144) para generación de energía eléctrica así como para otros usos.

2. El procedimiento según la reivindicación 1, que comprende además suministrar vapor (28) como una entrada adicional al reactor (14, 36, 56, 76, 96, 116, 134) reductor.

3. El procedimiento según la reivindicación 2, en el que la naturaleza específica del fin principal preseleccionado del procedimiento (1, 32, 52, 72, 92, 112, 13) de sólidos calientes para el que se está produciendo al menos una salida (12, 13, 34, 54, 74, 94, 114, 132) predeterminada es la generación de H2 para uso para la producción de energía eléctrica.

4. El procedimiento según la reivindicación 3, en el que se genera selectivamente al menos una salida (12, 34, 54, 114,132) predeterminada en el reactor(14, 36, 56, 76, 96, 116, 134) reductory al menos una salida (12, 34, 54, 114, 132) predeterminada que se genera selectivamente en el reactor (14, 36, 56, 76, 96, 116, 134) reductor se descarga del reactor (14, 36, 56, 76, 96, 116, 134) reductor.

5. El procedimiento según la reivindicación 2, en el que la naturaleza específica del fin principal preselecclonado del procedimiento (1, 52) de sólidos calientes para el que se está produciendo al menos una salida (12,13, 54)

predeterminada es la generación de Gas de Síntesis para uso para la producción de energía eléctrica así como para otros usos industriales.

6. El procedimiento según la reivindicación 5, en el que al menos una salida (12, 54) predeterminada se genera selectivamente en el reactor (14, 56) reductor y en el que al menos una salida (12, 54) predeterminada que se

genera selectivamente en el reactor (14, 56) reductor se descarga del reactor (14, 56) reductor.

7. El procedimiento según una de las reivindicaciones precedentes, en el que al menos una salida (13, 74, 94) predeterminada se genera selectivamente en el reactor (16, 78, 98) oxidante y en el que al menos una salida (13, 74, 94) predeterminada que se genera selectivamente en el reactor (16, 78, 98) oxidante se descarga del reactor (16, 78, 98) oxidante.

8. El procedimiento según una de las reivindicaciones precedentes, en el que la naturaleza específica del fin

principal preseleccionado del procedimiento (1, 92) de sólidos calientes, para el que se está produciendo al menos una salida (12, 13, 94) predeterminada es la producción de calor del procedimiento.

9. El procedimiento según una de las reivindicaciones precedentes, en el que al menos una salida (13, 74, 94) predeterminada se genera selectivamente en el reactor (16, 78, 98) oxidante y en el que al menos una salida (13, 74,

94) predeterminada que se genera selectivamente en el reactor (16, 78, 98) oxidante se descarga del reactor (16,

78, 98) oxidante.

1. El procedimiento según una de las reivindicaciones precedentes, en el que la naturaleza específica del fin principal preseleccionado del procedimiento (1, 112) de sólidos calientes para el que se está produciendo al menos una salida (12, 13, 114) predeterminada es la producción de C2 para fines agrícolas.

11. El procedimiento según la reivindicación 1, en el que se genera selectivamente al menos una salida

predeterminada en el reactor (14, 116) reductor y en el que se descarga al menos una salida (12, 114) predeterminada que se genera selectivamente en el reactor (14, 116) reductor del reactor (14, 116) reductor.

12. El procedimiento según una de las reivindicaciones precedentes, en el que la naturaleza específica del fin principal preseleccionado del procedimiento (1, 13) de sólidos calientes para el que se está produciendo al menos

una salida (12,13, 132) predeterminada es la generación de una materia prima tal como H2 para uso para la producción de hidrocarburos líquidos.

13. El procedimiento según la reivindicación 12, en el que se genera selectivamente al menos una salida (12, 132) predeterminada en el reactor (14, 134) reductor y en el que al menos una salida (12, 132) predeterminada que se genera selectivamente en el reactor (14, 134) reductor se descarga del reactor (14,134) reductor.