Proceso y equipamiento para la producción de gas de síntesis a partir de biomasa.

Proceso para la producción de gas de síntesis (S) a partir de biomasa,

comprendiendo dicho proceso una etapa de secado, una etapa de pirólisis y una etapa de combustión, caracterizado por las etapas adicionales de someter los gases de salida (CO2, N2 y H2O) de la etapa de combustión a un primer intercambio de calor, en el que los gases de salida (CO2, N2 y H2O) se enfrían, purificar los gases de salida (CO2, N2 y H2O) para conseguir un gas de proceso (P), efectuándose dicha purificación mediante eliminación de nitrógeno (N2) de los gases de salida (CO2, N2 y H2O), someter el gas de proceso (P) a intercambio de calor, en el que el gas de proceso (P) se calienta, reducir el gas de proceso (P) a gas de síntesis (S), someter el gas de síntesis (S) a intercambio de calor, en el que el gas de síntesis (S) se enfría.

Proceso y equipamiento para la producciïn de gas de sïntesis a partir de biomasa

Campo tïcnico de la invenciïn La presente invenciïn se refiere a un proceso para la producciïn de gas de sïntesis a partir de biomasa, comprendiendo dicho proceso las etapas de secar la biomasa y gasificar la biomasa. La presente invenciïn tambiïn se refiere a un equipamiento para llevar a cabo el proceso de acuerdo con la presente invenciïn.

Este nuevo proceso para gasificaciïn de biomasa basado en generadores de gas, purificaciïn de gas y calentamiento regenerativo serï mïs eficiente que cualquier soluciïn conocida y susceptible de ser usado de una escala media (comunidad) a una gran escala (industria) .

Tïcnica anterior

La gasificaciïn de biomasa es una importante fuente de energïa “verde”. Esto es principalmente debido tanto a su capacidad para ser renovable como a no aportar diïxido de carbono a la atmïsfera. Esta es tambiïn la fuente de gases de sïntesis para la segunda generaciïn de producciïn de biocombustible lïquido.

Encontrar el proceso mïs eficiente para la gasificaciïn de biomasa (madera) es un objetivo en curso en todo el mundo. La mayor parte de las iniciativas para la gasificaciïn se enfocan a calderas donde se proporciona vapor y electricidad en paralelo a la gasificaciïn. Este proceso se focaliza en la generaciïn de calor y reciclado sin formaciïn de vapor.

Del documento JP 4096995 se conoce previamente un proceso para la producciïn de gas de alta energïa, partiendo dicha producciïn de una mezcla de gas de baterïa de coque y gas de convertidor. Se aïade gas oxïgeno a la mezcla. En una fase subsiguiente se produce gas metano. En una fase final de la producciïn del gas de alta energïa se elimina el gas nitrïgeno presente por separaciïn criogïnica.

En el documento DE 19720331 A1, se describe un proceso para la producciïn de gas de sïntesis a partir de biomasa usando pirolisis y combustiïn con una etapa de intercambio de calor.

Objetos y caracterïsticas de la invenciïn El objeto principal de la presente invenciïn es presentar un proceso para la producciïn de un gas de sïntesis que tiene un alto poder calorïfico.

Un objeto adicional de la presente invenciïn es eliminar el nitrïgeno de los gases de combustiïn.

Tambiïn un objeto adicional de la presente invenciïn es reducir el gas purificado, es decir, el gas del que se ha eliminado el nitrïgeno.

Un objeto mïs adicional de la presente invenciïn es llevar a cabo un nïmero de etapas de intercambio de calor 45 durante el proceso.

Al menos el objeto primario de la presente invenciïn es realizado mediante un proceso al que se ha dado los rasgos caracterïsticos de la reivindicaciïn independiente 1 adjunta. En las reivindicaciones dependientes se definen realizaciones preferidas de la invenciïn.

Breve descripciïn de los dibujos Una realizaciïn preferida de la invenciïn se describirï ahora haciendo referencia a los dibujos acompaïantes, en los que:

la figura 1 muestra un diagrama de flujo de un proceso preferido de acuerdo con la presente invenciïn, dicho diagrama tambiïn muestra esquemïticamente unidades que forman un equipamiento para llevar a cabo el proceso;

la figura 2 muestra un diagrama de flujo de un proceso de purificaciïn de gas preferido de acuerdo con la presente 60 invenciïn, dicho diagrama tambiïn muestra esquemïticamente unidades que forman un equipamiento para llevar a cabo el proceso de purificaciïn; y

la figura 3 muestra un diagrama de flujo de una realizaciïn alternativa de la presente invenciïn donde se usa quemadores radiantes con intercambio de calor interno y posiblemente reactores catalïticos para calentar 65 indirectamente la etapa de reducciïn.

Descripciïn detallada de una realizaciïn preferida de la invenciïn En la figura 1 se muestran esquemïticamente un nïmero de unidades que forman el equipamiento para llevar a cabo el proceso. Los conductos, tubos etc. que conectan las unidades del equipamiento no se describen o se 5 muestran de forma detallada. Los conductos, tubos, etc. son de diseïo adecuado para llevar a cabo su funciïn, es decir, para transportar gases y sïlidos entre las unidades del equipamiento.

El equipamiento comprende una unidad de almacenamiento de suministro 1 para la biomasa. La biomasa es normalmente bien madera o cultivos que se cultivan y cosechan especialmente para este fin o subproductos de las industrias de pulpa y papel u otras industrias. La unidad de almacenamiento de suministro 1 se diseïa para permitir que una corriente de nitrïgeno calentado pase a travïs de la unidad de almacenamiento para secar la biomasa. La biomasa tiene algunas desventajas como combustible debido a que se cosecha con un gran nivel de agua (humedad) lo que reduce su poder calorïfico y requiere secado antes de su uso. Muchos de los subproductos se peletizan para ser mïs fïciles de manipular (antes y despuïs del secado) . Hay tambiïn una posibilidad de coquizar

la madera y tener una fuente de energïa mïs pura.

El equipamiento tambiïn comprende una unidad de reactor 3 que en cambio comprende una cïmara de pirïlisis 5 y una cïmara de combustiïn 6, ambas cïmaras estïn equipadas normalmente con un revestimiento cerïmico. El equipamiento tambiïn comprende un primer ensamblaje de regenerador 7 que estï conectado a la cïmara de combustiïn 6 de la unidad de reactor 3. La finalidad del primer ensamblaje de regenerador 7 es efectuar el intercambio de calor a temperaturas extremadamente altas, es decir, en la magnitud de 1500 a 1600ï C. Normalmente un regenerador comprende material cerïmico. El primer ensamblaje de regenerador 7 estï conectado tambiïn a un primer intercambiador de calor 9 que estï incluido en el equipamiento de la presente invenciïn. El primer ensamblaje de regenerador 7 y el primer intercambiador de calor 9 juntos forman un primer medio de intercambio de calor. El primer intercambiador de calor 9 estï conectado a una unidad de purificaciïn de gas 10 que forma tambiïn una parte del equipamiento de acuerdo con la presente invenciïn. La unidad de purificaciïn de gas 10 se describirï con mïs detalle a continuaciïn.

Se conecta un primer ventilador de aire 8 con el primer ensamblaje de regenerador 7, dicho primer ventilador de aire 8 forma una parte del equipo de acuerdo con la presente invenciïn. El primer ensamblaje del regenerador 7 estï tambiïn conectado a la cïmara de combustiïn 6 para dejar que el aire del primer ventilador de aire 8 sea suministrado a la cïmara de combustiïn 6.

Entre la unidad de purificaciïn de gas 10 y el primer ensamblaje del regenerador 7 se provee una soplante rotatoria 11, dicha soplante rotatoria 11 es una parte del equipamiento de acuerdo con la presente invenciïn. Por tanto, la unidad de purificaciïn de gas 10 estï conectada a la soplante rotatoria y la soplante rotatoria 11 estï en cambio conectada al primer ensamblaje de regenerador 7.

El equipamiento de acuerdo con la presente invenciïn tambiïn comprende una lïnea de reducciïn 12 que estï conectado con la cïmara de pirolisis 5 de la unidad de reactor 3. La lïnea de reducciïn 12 estï dividida en un nïmero de compartimentos 13A-13C, cada compartimento 13A-13C lleva a cabo una etapa de reducciïn. Una vïlvula cerïmica (no mostrada) controlarï el transporte de combustible coque desde la cïmara de pirïlisis 5 a la lïnea de reducciïn 12. En el final de la lïnea de reducciïn 12 hay una bolsa de escoria 14, en la que se recoge la ceniza y escoria que queda.

Adyacente a la unidad de reactor 3 y a la lïnea de reducciïn 12 hay un segundo medio de intercambio de calor en la forma de un segundo regenerador 12 que estï conectado a ambos cïmara de pirïlisis 5 y la lïnea de reducciïn 12. El segundo regenerador 15 estï incluido en el equipamiento de acuerdo con la presente invenciïn. El segundo regenerador 5 estï tambiïn conectado a un segundo ventilador de aire 16 y a un tercer ventilador de aire 17, dichos ventiladores de aire 16, 17 estïn incluidos en el equipamiento de acuerdo con la presente invenciïn. El segundo ventilador de aire 16 estï soplando aire dentro del segundo regenerador 15 mientras que el tercer ventilador de aire 17 estï succionando gas de sïntesis S desde el segundo regenerador 15.

En la figura 2 la unidad de purificaciïn de gas 10 se muestra con mïs detalle. La unidad de purificaciïn 10

comprende un ciclïn 20 que estï conectado con un reactor catalïtico 21 que tambiïn estï incluido en la unidad de purificaciïn 10. El reactor catalïtico 21 estï conectado con el primer intercambiador de calor 9 que tambiïn estï conectado con un primer filtro 28 que... [Seguir leyendo]

1. Proceso para la producciïn de gas de sïntesis (S) a partir de biomasa, comprendiendo dicho proceso una etapa de secado, una etapa de pirïlisis y una etapa de combustiïn, caracterizado por las etapas adicionales de someter 5 los gases de salida (CO2, N2 y H2O) de la etapa de combustiïn a un primer intercambio de calor, en el que los gases de salida (CO2, N2 y H2O) se enfrïan, purificar los gases de salida (CO2, N2 y H2O) para conseguir un gas de proceso (P) , efectuïndose dicha purificaciïn mediante eliminaciïn de nitrïgeno (N2) de los gases de salida (CO2, N2 y H2O) , someter el gas de proceso (P) a intercambio de calor, en el que el gas de proceso (P) se calienta, reducir el gas de proceso (P) a gas de sïntesis (S) , someter el gas de sïntesis (S) a intercambio de calor, en el que el gas de sïntesis (S) se enfrïa.

2. Proceso de acuerdo con la reivindicaciïn 1, caracterizado porque el enfriamiento de los gases de salida (CO2, N2 y H2O) y el calentamiento del gas de proceso (P) se efectïan en una etapa de intercambio de calor comïn.

3. Proceso de acuerdo con la reivindicaciïn 1 ï 2, caracterizado porque el enfriamiento de los gases (CO2, N2 y H2O) mediante intercambio de calor se efectïa en dos etapas separadas.

4. Proceso de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones previas, caracterizado porque en la etapa de purificaciïn se genera gas nitrïgeno (N2) , y porque se usa dicho gas nitrïgeno (N2) para secar la biomasa. 20

5. Proceso de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones previas, caracterizado porque la reducciïn del gas de proceso (P) a gas de sïntesis (S) se efectïa en al menos dos etapas.

6. Proceso de acuerdo con la reivindicaciïn 5, caracterizado porque en la primera etapa de reducciïn del gas de

sïntesis (S) se inicia una reacciïn con combustible coquizado de la gasificaciïn, y porque dicho combustible coquizado ha participado en etapas de reducciïn previas.

7. Proceso de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4, caracterizado porque la reducciïn del gas de proceso (P) a gas de sïntesis (S) se efectïa en una ïnica etapa. 30

8. Equipamiento para llevar a cabo un proceso para la producciïn de gas de sïntesis (S) a partir de biomasa, comprendiendo dicho equipamiento una unidad de almacenamiento (1) para biomasa y medios (3; 5, 6) para llevar a cabo pirïlisis y combustiïn de la biomasa, caracterizado porque el equipamiento tambiïn comprende primer y segundo medios de intercambio de calor (7, 9; 15) para recibir los gases de salida (CO2, N2 y H2O) desde los medios (3; 5, 6) para llevar a cabo pirïlisis y combustiïn de la biomasa, una unidad de purificaciïn de gas (10) para recibir los gases de salida (CO2, N2 y H2O) que se enfrïan en el primer y segundo medios de intercambio de calor (7, 9; 15) , medios (11) para suministrar un gas de proceso (P) desde la unidad de purificaciïn de gas (10) a los primeros medios de intercambio de calor (7, 9) , y una lïnea de reducciïn (12) para llevar a cabo la reducciïn del gas de proceso (P) descargado desde los primeros medios de intercambio de calor (7, 9) .

9. Equipamiento de acuerdo con la reivindicaciïn 8, caracterizado porque el primer medio de intercambio de calor comprende un primer ensamblaje de regenerador (7) .

10. Equipamiento de acuerdo con la reivindicaciïn 8 ï 9, caracterizado porque el segundo medio de intercambio de 45 calor constituye un segundo regenerador (15) .

11. Equipamiento de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 8-10, caracterizado porque la lïnea de reducciïn (12) comprende al menos dos compartimentos de reducciïn (13A-13C) .

12. Equipamiento de acuerdo con la reivindicaciïn 8, caracterizado porque la lïnea de reducciïn (12) comprende un ïnico compartimento de reducciïn (13) , y porque en el compartimento de reducciïn (13) estïn proporcionados quemadores regenerativos (4) .