Mezcla combustible e inflamable utilizado como sustituto de los combustibles fósiles en centrales termoeléctricas, hornos industriales y de calefacción central.

La mezcla inflamable, que consiste en las fases sólida y líquida,

caracterizada en que la fase sólida comprende:

polvo de aluminio;

al menos un M1X2, donde M1 puede ser cualquier metal en estado de oxidación +2, y X cualquier halógeno;

M2CO3, donde M2 puede ser cualquier metal en estado de oxidación +2;

cloruro de zinc y amonio;

SiO2; y

cal viva;

y la fase líquida comprende:

al menos un ácido carboxílico C1 a C6, o al menos un anhídrido de los dichos ácidos carboxílicos, o al menos un éster o amida suyos;

metilcelulosa; y

formaldehído, es decir, su solución disponible comercialmente - formol;

y agua, donde la proporción de fase sólida en la mezcla varía entre 32 % p/p y 46 % p/p, y el de la fase líquida entre 54 % p/p y 68 % p/p,

mientras que los componentes de la fase sólida están presentes en los siguientes porcentajes en peso:

polvo de aluminio 3 % a 10 %

M1X2 1 % a 4 %

M2CO3 1 % a 3 %

cloruro de zinc y amonio 2 % a 5 %

SiO2 3 % a 8 %

cal viva 70 % a 90 %,

y los componentes de la fase líquida están presentes en los siguientes porcentajes en peso de:

al menos un ácido carboxílico, o al menos un anhídrido de ácido carboxílico, o al menos un éster o amida suyos 10 % a 27 %;

metilcelulosa 20 % - 40 %;

formaldehído, 1 % a 10 %;

y el resto hasta el 100 % es agua.

La Invención hace referencia a una mezcla combustible e inñamable basada en la generación de hidrógeno que se puede usar como sustituto de los combustibles fósiles en centrales termoeléctricas (TEPP por sus siglas en inglés). El mismo hecho de que la Invención sustituye combustibles fósiles implica que se reducen las emisiones de gases de escape perjudiciales como el CO2. Sin embargo, la Invención tienen una propiedad adicional: liga el CO2 generado por la combustión de la parte de carbón que no es sustituida. Además, con la Invención es posible reducir en gran medida la cantidad de polvo generado como subproducto del proceso de combustión del carbón en las TEPPs.

PROBLEMA TÉCNICO

La Invención tiene como finalidad principal preparar combustible alternativo para las TEPPs capaz de sustituir una parte mayor del carbón necesario para la producción de la misma cantidad de energía eléctrica, lo que reduciría los costes de la extracción de carbón y el transporte a la TPP. Otro objetivo de la Invención concierne a un problema importante asociado con la producción de energía eléctrica en las TEPPs, y que es la masiva emisión de gases de efecto invernadero como resultado de la combustión incompleta del carbón.

Los problemas técnicos mencionados se resuelven porque se ha preparado una mezcla inñamable, una que consta de fase sólida y fase líquida, donde la mezcla inñamable es así almacenada en un contenedor hermético que una división del contenedor separa la fase líquida de la fase sólida, en cuyo proceso la división se desintegra gradualmente al contacto con la fase líquida y permite de este modo la mezcla gradual de la fase líquida y sólida, lo que a su vez desencadena reacciones químicas que dan lugar a la producción de hidrógeno que se quema en el hogar de las TEPPs.

ESTADO DE LA TÉCNICA

En la medida conocida por el solicitante, no hay combustible similar que basándose en principios similares se pueda usar como combustible sustituto en una TEPP. Se han hecho grandes esfuerzos para la generación de hidrógeno en las TEPPs, siendo luego el hidrógeno extraído del hogar y almacenado, o siendo usado en una planta aparte que cogenera energía eléctrica junto con la TEPP. Sin embargo, a lo que equivalen todos estos esfuerzos son los principios de la gasiñcación del vapor de agua, donde el vapor se introduce en el hogar y donde en las fases sólida y gaseosa tienen lugar las siguientes reacciones químicas: en la fase sólida:

oxidación parcial

combustión

gasiñcación

C + ^ O2 = CO C + O2 = CO2 C + H2O = CO + H2

reacción de Boudouard CO + % O2 = CO2 hidrogenación C + 2 H2 = CH4

en la fase líquida:

oxidación parcial CO +14 O2 = CO2 eliminación del agua CO + H2O = CO2 + H2

metanización CO + 3 H2 = CH4 + H2O

oxidación del hidrógeno 14 O2 + H2 = H2O

La Invención incorpora todas estas reacciones, basándose especialmente en el hecho de que el agua a una elevada temperatura del hogar de la TEPP entra en contacto con carbón, de modo que dichas reacciones son inevitables. No obstante, el proceso mencionado es solamente un pequeño segmento del proceso involucrado.

en la Invención que permite ambos, la producción de hidrógeno y su uso m (sin transporte y almacenamiento).

Por otro lado, el documento US7014834 describe el uso de cal viva y/o apagada para la absorción de las emisiones de CO2 de las TEPPs. Las reacciones químicas básicas que demuestran la química de la absorción del CO2 son como sigue según dicho documento:

C + H2O = CO + H2 H2O + CO = CO2 + H2 CaO + CO2 = CaC03

combinadas: C + 2H2O + CaO = CaC03 + 2H2

En la fase sólida de la mezcla inflamable la Invención utiliza cal viva como uno de los componentes, así que las mencionadas reacciones de separación del CO2 también tienen lugar de acuerdo con la Invención. Sin embargo, la Invención utiliza una función polivalente de la cal viva, es decir, la cal viva sirve no solo y exclusivamente para ligar el CO2, sino también para la generación de H2 y también participa en otras reacciones, aquellas que incrementan las propiedades combustibles de la mezcla inñamable.

El documento con n° de publicación US2008/0152584 se considera que es el estado de la técnica más exacto. US2008/0152584 describe una mezcla para la producción de hidrógeno. La mezcla comprende una fase sólida y una líquida. La fase sólida contiene aluminio, óxido de calcio y cloruro sódico, y el agua es el único componente de la fase líquida. La mezcla genera hidrógeno y por ello se puede considerar como un combustible con elevada energía.

CARACTERÍSTICAS DE LA INVENCIÓN

Antes de describir la esencia de la Invención, será pertinente deñnir los términos que se usarán exclusivamente en los signiñcados asignados a ellos en este documento, a menos que se indique de otro modo.

La mezcla inñamable acorde a la Invención es una mezcla que consiste en una fase sólida y una líquida. Cada una de estas fases consiste en más componentes. Todos los componentes se listarán a continuación.

El combustible inventado es la mezcla inñamable en un contenedor hermético con o sin aislamiento añadido. Las características del contenedor y la interrelación y la posición de la fase sólida y líquida de la fase combustible en el interior del contenedor se describirán posteriormente con mayor detalle. El contenedor se considera una parte del combustible, porque está necesariamente compuesto de material combustible y como tal asume en el hogar la función de desencadenante de la combustión acorde a la Invención. Por medio de las reacciones de la mezcla inñamable, se genera hidrógeno y se acumula en el contenedor. El contenedor se quema en el hogar y de este modo inicia la combustión del hidrógeno. Si se utiliza aislamiento, debe ser de un material combustible. El aislamiento ayuda a mantener el hidrógeno dentro del contenedor ligando el hidrógeno. Por otro lado, el aislamiento en el hogar estimula la combustión del contenedor y de este modo ayuda a iniciar la combustión del hidrógeno, y puede por sí mismo ser considerado una parte del combustible.

Por consiguiente, la Invención describe una nueva mezcla inñamable, que en la combustión libera energía 15 veces superior a la del lignito y 4-5 veces la del coque. Para hacerlo posible, la mezcla inñamable debe estar herméticamente cerrada en el contenedor. Como el contenedor es estanco, el hidrógeno generado permanece dentro. En una versión de la Invención, en el interior del contenedor el aislamiento está recubierto y liga las moléculas de hidrógeno para prevenir cualquier escape de hidrógeno desde el contenedor hermético, mientras en la fase de combustión en el hogar el aislamiento y el contenedor, que son ellos mismos materiales combustibles, inñaman el hidrógeno en la atmósfera oxidante del hogar de la caldera. Ejemplos de dicho aislamiento son adhesivos basados en alquitrán o materiales similares. El contenedor está fabricado con material polimèrico, preferentemente cloruro de polivinilo debido a sus buenas propiedades combustibles.

Excepto por la mezcla inñamable, la Invención también presenta combustible y métodos de utilización del combustible en hogares de TEPP o en hogares industriales o en hogares de calefacción central. La mezcla inñamable y el combustible de producción de energía en las TEPPs se describen con detalle. Las mezclas inñamables y combustibles para hogares industriales se ajustan por medio de métodos estándar que deben ser familiares a un experto medio en el ramo.

DESCRIPCIÓN DETALLADA DE LA INVENCIÓN

La mencionada mezcla inñamable, que se puede usar en las TEPPs como combustible sustituto de una porción del carbón necesario, consiste en fases sólida y líquida, donde la fase sólida comprende:

polvo de aluminio; al menos un M*X?, donde M* puede ser cualquier metal en estado de oxidación +2, y X puede ser cualquier halógeno; NPCO3, donde puede ser cualquier metal bivalente; cloruro de zinc y amonio, SÍO2 en forma de arena silícea; y cal viva; mientras que la fase líquida comprende:

al menos un ácido carboxílico Ci a Có, o al menos un anhídrido de los mencionados ácidos carboxílicos, o al menos un éster o amida suya; metilcelulosa; y formaldehído, o su solución disponible comercialmente - formol; y agua. La presencia de agua estará clara para un experto en el ramo, porque la materia líquida está compuesta por soluciones acuosas de los compuestos químicos especificados. Por esa razón los porcentajes

de agua en la fase líquida se explican por sí mismos y no se volverán a mencionar. Por lo que respecta a los porcentajes en peso de la fase sólida... [Seguir leyendo]

1. La mezcla inñamable, que consiste en las fases sólida y líquida, caracterizada en

que la fase sólida comprende:

polvo de aluminio;

al menos un M'x?. donde M' puede ser cualquier metal en estado de oxidación +2, y X cualquier halógeno;

M^COi. donde M" puede ser cualquier metal en estado de oxidación +2; cloruro de zinc y amonio;

SXE; y cal viva;

y la fase líquida comprende:

al menos un ácido carboxílico C1 a C6, o al menos un anhídrido de los dichos ácidos carboxílicos, o al menos un áster o amida suyos; metilcelulosa; y

formaldehído, es decir, su solución disponible comercialmente - formol;

y agua, donde la proporción de fase sólida en la mezcla varía entre 32 46 % p/p, y el de la fase líquida entre 54 % p/p y 68 % p/p, mientras que los componentes de la fase sólida están presentes siguientes porcentajes en peso:

polvo de aluminio 3 % a 10 %

M*X2 1 % a 4 %

M^COs 1 % a 3 %

cloruro de zinc y amonio 2 % a 5 %

SiOz 3 % a 8 %

cal viva 70 % a 90 %,

% p/p y en los

y los componentes de la fase líquida están presentes en los siguientes porcentajes en peso de:

al menos un ácido carboxílico, o al menos un anhídrido de ácido carboxílico, o al menos un áster o amida suyos 10 % a 27 %; metilcelulosa 20 % - 40 %; formaldehído, 1 % a 10 %; y el resto hasta el 100 % es agua.

2. La mezcla inñamable acorde a la Reivindicación 1, caracterizada en que la proporción de la fase sólida en la mezcla varía entre 36 % p/p y 42 % p/p, y el de la fase líquida entre 58 % p/p y 64 % p/p.

3. La mezcla inñamable acorde a la Reivindicación 1, caracterizada en que la proporción de la fase sólida en la mezcla es 39 % p/p, y el de la fase líquida 61 % p/p.

4. La mezcla inñamable acorde a la Reivindicación 1, caracterizada en que los componentes de la fase sólida están presentes en los siguientes porcentajes en peso:

polvo de aluminio 5 % a 8 %

2 % a 4 %

M^COs 1 % a 2 %

cloruro de zinc y amonio 3 % a 5 %

SiOz 4 % a 7 %

cal viva 74 % a 85 %.

5. La mezcla inñamable acorde a la Reivindicación 4, caracterizada en que los componentes de la fase sólida están presentes en los siguientes porcentajes en peso:

polvo de aluminio 7 %

M% 3 %

M^COs 1.5 %

cloruro de zinc y amonio 3.5 %

SÍO2 6 %

cal viva 79 %.

6. La mezcla inñamable acorde a la Reivindicación 1, caracterizada en que los componentes de la fase líquida están presentes en los siguientes porcentajes en peso:

al menos un ácido carboxílico, o al menos un anhídrido de ácido carboxílico, o

al menos un áster o amida suyos 15 % a 22 %;

metilcelulosa 25 % - 35 %; y

formaldehído, 3 % a 7 %;

y el resto hasta el 100 % es agua.

7. La mezcla inñamable acorde a la Reivindicación 6, caracterizada en que los componentes de la fase líquida están presentes en los siguientes porcentajes en

peso:

al menos un ácido carboxílico, o al menos un anhídrido de ácido carboxílico, o al menos un áster o amida suyos 17 %; metilcelulosa 29 %: y formaldehído;

y el resto hasta el 100 % es agua.

8. La mezcla inñamable acorde a cualquiera de las reivindicaciones anteñores, caracterizada en que M* y ¡Vp se seleccionan de un grupo que consiste en Fe, Cu, Zn; que y al menos un ácido carboxílico, o al menos uno de sus derivados se selecciona de un grupo compuesto de ácidos carboxílicos Ci - C3, o sus derivados; y que la metilcelulosa se selecciona de un grupo compuesto de gelatina y tilosis.

9. La mezcla inñamable acorde a la Reivindicación 8, caracterizada en que M' y

son Zn; que la metilcelulosa es tilosis.

10. La mezcla inñamable acorde a las Reivindicaciones 1, 6-8, caracterizada en que en la fase líquida están presentes dos ácidos carboxílicos: ácido carboxílico Ci y ácido carboxílico C2.

11. La mezcla inñamable acorde a las Reivindicaciones 1, 4-5 y 9, caracterizada en que en la fase sólida M^X2 consiste en una mezcla ZnCL y ZnBr2.

12. La mezcla inñamable acorde a cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizada en que contiene adicionalmente coque y etanol como aditivos.

13. El combustible, caracterizado en que contiene la mezcla inñamable acorde a todas las reivindicaciones anteñores está herméticamente encerrado en el contenedor.

14. El combustible acorde a la Reivindicación 13, caracterizado en que el contenedor herméticamente cerrado está compuesto por material polimèrico.

15. El combustible acorde a la Reivindicación 14, caracterizado en que el contenedor herméticamente cerrado está compuesto por cloruro de polivinilo.

16. El combustible acorde a la Reivindicación 13, caracterizado en que el contenedor herméticamente cerrado está revestido en el interior con un aislamiento.

17. El combustible acorde a la Reivindicación 13, caracterizado en que el aislamiento térmico es un adhesivo basado en alquitrán.

18. El combustible acorde a la Reivindicación 13, caracterizado en que un tercio del contenedor herméticamente cerrado está lleno con fases líquida y sólida, mientras que los dos tercios restantes sirven para recibir el hidrógeno generado.

19. El método de producción de energía en centrales termoeléctricas, caracterizado en que el combustible acorde a cualquiera de las reivindicaciones 13 - 18 se introduce en el hogar de las centrales termoeléctricas.

20. El uso del combustible acorde a las reivindicaciones 13 - 19, caracterizado en que dicho combustible se usa como combustible sustituto del carbón en centrales termoeléctñcas.

21. El uso del combustible acorde a la Reivindicación 20, caracterizado en que la propiedad de dicho combustible es ligar los gases de combustión peijudiciates producidos como resultado de la combustión incompleta del carbón en las centrales termoeléctricas.

22. El uso del combustible acorde a la Reivindicación 21, caracterizado en que dicha mezcla liga CO2.

23. El uso del combustible acorde a cualquiera de las reivindicaciones 13 - 18, caracterizado en que dicho combustible se usa para la producción de energía en hogares industriales y en hogares de calefacción central.