PROCEDIMIENTO PARA CONVERTIR ACEITES CRUDOS PESADOS Y COQUE DE PETRÓLEO EN GAS DE SÍNTESIS USANDO UNA FUENTE DE RADIACIÓN EXTERNA.

Un procedimiento para conversión termoquímica de aceite pesado y coque de petróleo en combustibles fluidos,

que comprende las etapas de: proporcionar un combustible fósil seleccionado del grupo que consiste en aceite pesado, coque de petróleo y mezclas de los mismos y exponer el combustible fósil a una fuente externa de radiación concentrada en presencia de un oxidante a fin de aumentar la temperatura del combustible fósil a una temperatura de al menos aproximadamente 1.000ºC y convertir el combustible fósil en un producto que consiste esencialmente en hidrógeno y monóxido de carbono

La invención se refiere a un procedimiento para convertir hidrocarburos pesados en gas de síntesis de alta calidad, es decir una mezcla principalmente de hidrógeno y monóxido de carbono.

Las emisiones antropogénicas de gases de invernadero y otros contaminantes se pueden reducir significativamente o incluso eliminar completamente sustituyendo los combustibles fósiles por combustibles más limpios, por ejemplo combustibles solares. Además, la conversión de energía solar en un portador de energía química que pueda almacenarse a largo plazo y transportarse a largas distancias superaría las principales desventajas de la energía solar, es decir, que la energía solar es convencionalmente una fuente de energía diluida, intermitente y desigualmente distribuida.

La sustitución de combustibles fósiles con combustibles solares es un objetivo a largo plazo que requiere el desarrollo de nuevas tecnologías. También sería deseable el progreso intermedio a lo largo de esta transición. Claramente, queda la necesidad de un procedimiento más viable para usar energía solar para superar las limitaciones ya mencionadas.

Un aparato para generar energía usando gas sintético según las explicaciones de la patente de EE.UU. 6.510.695 B1 incluye equipo construido y dispuesto para reformar un gas hidrocarbonado, material o biogás producido a partir de una fuente en gas sintético. Se proporcionan medios de suministro para suministrar materia prima de gas hidrocarbonado, material o biogás a un reformador contenido en el equipo y la materia prima de material hidrocarbonado o biogás es producida mediante un aparato que produce combustible por el uso de radiación solar. Una unidad de turbina de gas incluye un compresor para producir aire comprimido, un quemador para quemar el gas sintético y calentar el aire comprimido para producir aire comprimido, calentado y una turbina acoplada a un generador y al compresor para expandir el aire comprimido, calentado y producir energía y gases de escape calientes. Se proporcionan medios de suministro además para suministrar el gas sintético producido por el equipo al quemador, mientras un vaporizador que contiene preferiblemente agua es responsable de que los gases de escape calientes producidos por la turbina de gas produzcan vapor. Este vapor se puede usar como vapor del proceso, por ejemplo, en un proceso industrial o en otros procesos de cogeneración. Preferiblemente, sin embargo, se proporciona una turbina de vapor para expandir el vapor producido por el vaporizador y producir energía y vapor expandido.

En la patente de EE.UU. 5.934.231 una antena de recogida solar presenta una placa reflectiva de gran abertura que está montada sobre una base de soporte de la placa. Cuando la placa señala al sol, refleja la radiación solar recibida a una zona de concentración en que se sitúa o un receptor de energía solar o un reflector secundario (soportado por un soporte auxiliar). Para seguir el sol, se hace rotar la placa alrededor de un primer eje que es transversal a la abertura de la placa y un segundo eje ortogonal, que intercepta al primer eje. El centro de masas de la combinación de la placa, su base soporte, el receptor de energía solar o reflector secundario y el soporte auxiliar está relativamente próximo al borde inferior de la placa y yace sustancialmente sobre el eje transversal de rotación, en el punto en que casi intercepta al primer y al segundo eje. La abertura de la placa se elige a fin de que la placa experimente carga del viento equilibrada alrededor de su eje transversal de rotación.

Un método para emplear una fuente de calor de temperatura moderadamente alta, externa, en la pirólisis y gasificación de residuos sólidos, carbón u otros materiales orgánicos se describe en la patente de EE.UU. 3.993.458 A como sigue: se calienta vapor, CO2 o alguna mezcla de estos dos gases a una temperatura de 600ºC

o más en un reactor químico situado en el foco de un horno solar de la parte superior de la torre que está situado en la sección inferior de dicho reactor. Este fluido de trabajo (vapor, CO2 o una mezcla de los mismos) se usa para fluidizar el lecho reaccionante de carbón de leña y material orgánico, es decir, residuos sólidos como carbón, estiércol, residuos de alimentación.

Por lo tanto, es el objeto principal de la presente invención proporcionar un procedimiento por el que la energía solar se convierta en energía almacenada de manera química.

Es otro objeto de la invención proporcionar un procedimiento en el que la energía almacenada sea un combustible fósil relativamente limpio.

Otros objetos y ventajas aparecerán a continuación.

Los problemas se resuelven por la explicación según las reivindicaciones independientes. Los desarrollos particulares se dan en las reivindicaciones dependientes. Dentro del ámbito de la invención están todas las combinaciones de al menos dos de los elementos descriptivos y características técnicas descritas en las reivindicaciones y/o en la descripción. Para todos los intervalos dados, también los límites que se encuentren dentro de estos limites se considerarán valores máximos o mínimos y se estimarán descritos como tales.

Según la presente invención, los objetos y ventajas anteriores se han conseguido fácilmente.

Según la invención, se proporciona un procedimiento para la conversión termoquímica de aceite pesado y coque de petróleo en combustibles fluidos, que comprende las etapas de proporcionar un combustible fósil seleccionado del grupo que consiste en aceite pesado, coque de petróleo y mezclas de los mismos y exponer el combustible fósil a una fuente externa de radiación concentrada a fin de que se aumente la temperatura y la presión del combustible fósil y se convierta el combustible fósil en un producto seleccionado del grupo que consiste en hidrógeno, monóxido de carbono y mezclas de los mismos. La temperatura del combustible fósil se aumentará a una temperatura de al menos aproximadamente 1.000ºC.

Una fuente preferida de radiación externa es la energía solar, preferida una energía solar concentrada.

Esta radiación externa se puede concentrar ventajosamente usando concentradores de placa parabólicos, tecnología de torre solar, lámparas de arco y similares.

El producto final puede comprender hidrógeno y monóxido de carbono. El autor es de la opinión de que el producto final consiste esencialmente en hidrógeno y monóxido de carbono.

El ámbito de la invención puede comprender la etapa de convertir el producto final en un producto más refinado seleccionado del grupo que consiste en hidrógeno, combustibles sintéticos y productos químicos y mezclas de los mismos.

La conversión usa un oxidante y en la que el oxidante se selecciona del grupo que consiste en vapor, oxígeno, óxidos de metal, otros compuestos que contienen oxígeno y mezclas de los mismos. Y es posible que el oxidante sea vapor.

Se demuestra por el autor que la etapa de exposición convierte el combustible fósil sin la necesidad de oxígeno puro como agente reaccionante.

La etapa de exposición se realizará usando sólo vapor como oxidante, dando como resultado una mezcla de producto de hidrógeno y monóxido de carbono. Y la fuente de radiación externa proporcionará el calor sensible y latente requerido para llevar los agentes reaccionantes a la temperatura de reacción; la fuente de radiación externa se puede crear por operación híbrida con combustibles fósiles.

La invención demuestra que el combustible fósil comprende partículas de coque de petróleo y aceite pesado bruto directamente expuesto a la fuente de radiación externa, por la que el combustible fósil sirve simultáneamente como absorbente radiante y agente reaccionante químico.

El procedimiento comprende además la etapa de arrastrar las partículas de coque de petróleo y aceite pesado bruto en un flujo de vapor, oxígeno u otro oxidante gaseoso. El flujo sirve simultáneamente como agente reaccionante y como cortina aerodinámica para mantener una ventana limpia para el acceso de radiación al combustible fósil.

Más ventajas, características y detalles de la invención son evidentes a partir de la siguiente descripción detallada de realizaciones preferidas de la presente invención con referencia a los dibujos adjuntos, en los que:

La Figura 1 muestra la relación entre la temperatura y la fracción molar de equilibrio de agentes reaccionantes y productos...

1. Un procedimiento para conversión termoquímica de aceite pesado y coque de petróleo en combustibles fluidos, que comprende las etapas de: proporcionar un combustible fósil seleccionado del grupo que consiste en aceite pesado, coque de petróleo y mezclas de los mismos y

exponer el combustible fósil a una fuente externa de radiación concentrada en presencia de un oxidante a fin de aumentar la temperatura del combustible fósil a una temperatura de al menos aproximadamente 1.000ºC y convertir el combustible fósil en un producto que consiste esencialmente en hidrógeno y monóxido de carbono.

2. El procedimiento según la reivindicación 1, en el que la fuente de radiación externa es energía solar concentrada.

3. El procedimiento según una de las reivindicaciones 1 ó 2, que comprende además la etapa de convertir el producto final en un producto más refinado seleccionado del grupo que consiste en hidrógeno, combustibles sintéticos y productos químicos y mezclas de los mismos.

4. El procedimiento según una de las reivindicaciones 1 a 3, en el que el oxidante se selecciona del grupo que consiste en vapor, oxígeno, óxidos metálicos, otros compuestos que contienen oxígeno y mezclas de los mismos.

5. El procedimiento según la reivindicación 4, en el que el oxidante es vapor.

6. El procedimiento según la reivindicación 1, en el que la etapa de exposición convierte el combustible fósil sin la necesidad de oxigeno puro como agente reaccionante.

7. El procedimiento según la reivindicación 1 ó 6, en el que la etapa de exposición se realiza usando sólo vapor como oxidante, dando como resultado una mezcla producto de hidrógeno y monóxido de carbono.

8. El procedimiento según una de las reivindicaciones 1 a 7, en el que la fuente de radiación externa proporciona el calor sensible y latente requerido para llevar los agentes reaccionantes a la temperatura de reacción.

9. El procedimiento según una de las reivindicaciones 1 a 8, en el que la fuente de radiación externa se crea por operación híbrida con combustibles fósiles.

10. El procedimiento según la reivindicación 1, en el que el combustible fósil comprende partículas de coque de petróleo y aceite pesado bruto expuesto directamente a la fuente externa de radiación, por el que el combustible fósil sirve simultáneamente como absorbedor radiante y agente reaccionante químico.

11. El procedimiento según 10, que comprende además la etapa de arrastrar las partículas de coque de petróleo y aceite pesado bruto en un flujo de vapor, oxígeno u otro oxidante gaseoso.

12. El procedimiento según la reivindicación 11, en el que el flujo sirve simultáneamente como agente reaccionante y como una cortina aerodinámica mantiene una ventana limpia para acceso de radiación al combustible fósil.