BR102012017638A2 - Sistema de gaseficação de biomassa - Google Patents

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Abstract

SISTEMA DE GASEIFICAÇÃO DE BIOMASSA As presentes realizações proporcionam sistemas de aditivo para reatores de gaseificação de biomassa. Por exemplo, em uma realização, um sistema de gaseificação de biomassa (10) inclui um sistema de preparação de matéria-prima (20) configurado para gerar uma matéria-prima da biomassa (16) que tem um combustível de biomassa (22) e um aditivo de craqueamento de alcatrão (24). O sistema (10) também inclui um gaseificador (28) configurado para receber a matéria-prima da biomassa (16) e gaseificar o combustível de biomassa (22) na presença do aditivo de craqueamento de alcatrão (24) para gerar a primeira (36) e a segunda misturas (116). A primeira mistura (36) tem gás produtor (18) e a segunda mistura (116) tem o aditivo de craqueamento de alcatrão (24) e cinzas, O sistema de gaseificação de biomassa (10) inclui, ainda, um sistema de reciclagem de aditivo (42) configurado para receber a segunda mistura (116) e para separar pelo menos uma porção do aditivo de craqueamento de alcatrão (24) das cinzas para gerar uma alimentação de aditivo reciclada (50) para o sistema de preparação de matéria-prima (20).

Description

“SISTEMA DE GASEIFICAÇÃO DE BIOMASSA”
Antecedentes da Invenção
O assunto revelado no presente documento refere-se a sistemas de gaseificação de biomassa e, mais especificamente, a sistemas aditivos para sistemas de gaseificação de biomassa.
Em processos de gaseificação de biomassa, um combustível sólido como serragem, resíduos agrícolas, resíduos de madeira, e similares, é gaseificado para gerar um combustível gasoso. A biomassa geralmente inclui polissacarídeos que foram produzidos por fotossíntese, como celulose, 10 hemicelulose, e lignina. Durante a gaseificação desses materiais, a biomassa, na presença de ar, é convertida em mais uma forma de combustível, referida como gás produtor. Em alguns sistemas, o gás produtor pode ser combustado por um motor para produzir eletricidade. Em outros sistemas, o gás produtor pode ser usado para gerar calor ou para gerar gás substituto natural (SNG), 15 solventes oxigenados como metanol, éter dimetílico, ou similares.
O gás produtor inclui gases combustíveis como monóxido de carbono (CO), hidrogênio (H2), e metano (CH4)1 entre outros. Em adição à produção dos gases combustíveis observados acima, o processo de gaseificação de biomassa também produz quantidades significantes de 20 alcatrão em comparação a outros processos de gaseificação. O alcatrão pode incluir moléculas que têm um peso molecular mais alto do que benzeno (CeH6), que inclui hidrocarbonetos aromáticos, hidrocarbonetos poliaromáticos (PAH’s), aromáticos heterocíclicos, e similares. Visto que determinados alcatrões podem não ter um efeito substancial na operação de uma central elétrica que tem o 25 sistema de gaseificação de biomassa, outros alcatrões podem condensar e/ou cristalizar em determinado equipamento, causando então, uma redução na eficácia da central e, em algumas situações, no tempo de inatividade da central. Breve Descricão da Invenção
Determinadas realizações proporcionadas no escopo com a invenção originalmente reivindicada são resumidas abaixo. Essas realizações não são destinadas a limitar o escopo da invenção reivindicada, mas ao 5 contrário, essas realizações são destinadas apenas a fornecer um breve sumário de possíveis formas da invenção. De fato, a invenção pode abranger uma variedade de formas que podem ser semelhantes a, ou diferente das realizações apresentadas abaixo.
Em uma primeira realização, um sistema de gaseificação de biomassa inclui um sistema de preparação de matéria-prima configurado para gerar uma matéria-prima de biomassa que tem um combustível de biomassa e um aditivo de craqueamento de alcatrão, um gaseificador configurado para receber a matéria-prima de biomassa e gaseificar o combustível de biomassa na presença do aditivo de craqueamento de alcatrão para gerar a primeira e segunda misturas. A primeira mistura inclui gás produtor e uma primeira porção do aditivo de craqueamento de alcatrão e a segunda mistura tem uma segunda porção do aditivo de craqueamento de alcatrão e cinzas. O sistema de gaseificação de biomassa também inclui um sistema de reciclagem aditivo configurado para gerar a alimentação de aditivo reciclado para o sistema de preparação de matéria-prima, em que a alimentação de aditivo reciclado inclui a primeira porção do aditivo de craqueamento de alcatrão, ou a segunda porção do aditivo de craqueamento de alcatrão, ou uma combinação dos mesmos.
Em uma segunda realização, um sistema de gaseificação de biomassa inclui um sistema de preparação de matéria-prima configurado para gerar uma matéria-prima de biomassa que tem um combustível de biomassa e um aditivo de craqueamento de alcatrão, um gaseificador configurado para receber a matéria-prima de biomassa e gaseificar o combustível de biomassa na presença do aditivo de craqueamento de alcatrão para gerar as primeira e segunda misturas. A primeira mistura tem gás produtor e a segunda mistura tem o aditivo de craqueamento de alcatrão e cinzas. O sistema de gaseificação de biomassa também inclui um sistema de reciclagem aditivo configurado para 5 receber a segunda mistura e para separar pelo menos uma porção do aditivo de craqueamento de alcatrão das cinzas para gerar uma alimentação de aditivo reciclado para o sistema de preparação de matéria-prima.
Em uma terceira realização, um sistema de gaseificação de biomassa inclui a gaseificador de biomassa configurado para gaseificar uma matéria-prima de biomassa em uma zona de reação do gaseificador de biomassa para gerar uma primeira mistura que tem gás produtor e alcatrão, um primeiro leito de catalisador fixo que tem um primeiro catalisador de craqueamento de alcatrão, em que o primeiro leito de catalisador fixo é disposto na zona de reação e é configurado para realizar o craqueamento de alcatrão na primeira mistura para produzir uma segunda mistura que tem o gás produtor e alcatrão restante. O sistema de gaseificação de biomassa também inclui um segundo leito de catalisador fixo que tem um segundo catalisador de craqueamento de alcatrão, em que o segundo leito de catalisador fixo é disposto no gaseificador a jusante da zona de reação e é configurado para realizar o craqueamento de alcatrão restante na segunda mistura.
Breve Descrição dos Desenhos Esses e outros recursos, aspectos, e vantagens da presente invenção serão melhor entendidos quando a seguinte descrição detalhada for lida com referência aos desenhos anexos em que caracteres semelhantes representam parte semelhantes por todos os desenhos, em que:
A Figura 1 é uma ilustração diagramática de uma realização de um sistema de gaseificação de biomassa que tem um sistema de preparação de matéria-prima e um sistema de reciclagem aditivo; A Figura 2 é uma ilustração diagramática de uma realização de uma porção de um sistema de gaseificação de biomassa que tem um reator com leitos de catalisador fixo múltiplos e portas múltiplas para injeção aditiva em uma ou mais zonas de reação;
A Figura 3 é uma ilustração diagramática de uma realização de
uma porção de um sistema de gaseificação de biomassa que tem um ciclone para reciclar o aditivo de volta no reator da Figura 1;
A Figura 4 é uma ilustração diagramática de uma realização de uma porção de um sistema de gaseificação de biomassa que tem um receptáculo de separação e uma unidade de secagem para reciclar o aditivo de volta no reator da Figura 1; e
A Figura 5 é uma ilustração diagramática de uma realização de uma porção de um sistema de gaseificação de biomassa que tem um receptáculo carregado de maneira eletroestática para reciclar o aditivo de volta no reator da Figura 1.
Descrição Detalhada da Invenção
Uma ou mais realizações específicas da presente invenção serão descritas abaixo. Em um esforço para fornecer uma descrição concisa dessas realizações, todos os recursos de uma implantação real não podem ser 20 descritos no relatório descritivo. Deve ser apreciado que no desenvolvimento de qualquer implantação real, como em qualquer projeto de engenharia ou desenho, numerosas decisões específicas de implantação devem ser feitas para alcançar os objetivos específicos dos desenvolvedores, como observância às restrições relacionadas ao sistema e relacionadas ao negócio, que podem 25 variar de uma implantação a outra. Além disso, deve ser apreciado que tal esforço de desenvolvimento deve ser complexo e demorado, mas deve, porém, ser uma realização de projeto, fabricação, e manufatura para elementos versados na técnica que têm o benefício dessa revelação. Ao introduzir elementos de várias realizações da presente invenção, os artigos “um,” “uma,” “o, a” e “dito/dita” são destinados a significar que existe um ou mais dos elementos. Os termos “que compreende”, “que inclui,” e “que tem” são destinados a serem inclusivos e significam que podem ser elementos adicionais diferentes dos elementos listados.
Como observado acima, a formação de alcatrão em um reator de gaseificação de biomassa pode ter efeitos deletérios em vários componentes do sistema da central. Por exemplo, muitos dos componentes de alcatrão têm estruturas moleculares que são poliaromáticas, que permitem fácil sublimação 10 e cristalização. Esses componentes são frequentemente portados na fase gasosa através de um sistema da central. Como os componentes de alcatrão concentram e resfriam, eles começam a cristalizar, ao invés de condensar em um líquido. Tal cristalização pode obstruir vários componentes do sistema da central, como válvulas, portas de entrada, entradas de turbina, e assim por 15 diante. Exemplos de componentes de alcatrão que podem impedir a operação de centrais nessa forma, incluem moléculas de hidrocarbila como naftaleno e seus derivados, fluoreno, fenantreno, antracina, fluoranteno, pireno, benzo- antracina, criseno, benzo-fluoranteno, benzo-pireno, perileno, indeno-pireno, dibenzo-antracina, benzo-perileno, e similares. Além disso, outros 20 componentes de alcatrão que podem polimerizar e obstruir determinados recursos de central, podem estar contidos na mistura gasosa. Esses componentes podem polimerizar em razão de altas temperaturas e/ou outros iniciadores de polimerização encontrados como os fluxos de mistura gasosa através do sistema da central. Tais componentes polimerizáveis podem incluir, 25 por exemplo, estireno e seus derivados, bem como outras olefinas. Geralmente, a concentração desses componentes é relacionada a se os componentes irão cristalizar e/ou polimerizar, com concentrações mais altas que levam a uma probabilidade mais alta de cristalização e/ou polimerização, e obstrução.
Outros componentes de alcatrão, como aqueles que não podem necessariamente cristalizar no sistema de gaseificação de biomassa, podem contaminar água de purificação usadas em unidades de purificação aquosas e 5 podem também reduzir a eficiência da combustão da mistura gasosa produzida por sistemas de gaseificação de biomassa. Como um exemplo, esses componentes de alcatrão podem incluir moléculas que são solúveis e/ou miscíveis com água, como piridina, fenol, cresol, e quinolina. Outros aromáticos que não são solúveis e/ou miscíveis com água também podem contaminar 10 água de purificação, embora uma menor extensão do que as moléculas listadas acima. Contudo, em razão das moléculas que não são solúveis em água poderem ser difíceis de serem removidas da mistura gasosa, essas moléculas podem reduzir a eficiência de combustão. Essas moléculas podem incluir tolueno, xilenos, mesitileno, e similares. Outros componentes de alcatrão 15 podem ter estruturas moleculares não-aromáticas, como parafinas cíclicas (por exemplo, ciclopentano, ciclohexano, ciclooctano, decalina), e podem ter qualquer ou uma combinação das características indesejáveis mencionadas acima.
Em suma, muitos dos componentes de alcatrão observados acima 20 podem estar na fase gasosa enquanto que, no sistema de gaseificação de biomassa, não podem ser miscíveis em água, e podem, geralmente, ser carreados com a mistura gasosa produzida pelo sistema de gaseificação. Dessa forma, pode ser difícil separar completamente alcatrão do gás produtor com o uso de recursos de central típicos. Além disso, enquanto determinadas 25 técnicas foram desenvolvidas para realizar o craqueamento de alcatrão com o uso de um catalisador disposto a jusante do gaseificador de biomassa, tais técnicas são frequentemente ineficazes ou são submetidas a aprimoramento adicional. Consequentemente, as presentes realizações fornecem sistemas para misturar um aditivo que facilita o craqueamento de alcatrão com a alimentação de biomassa a montante do gaseificador de biomassa e/ou no gaseificador de biomassa. Consequentemente, o aditivo está presente no gaseificador, visto que o combustível de biomassa sofre o processo de 5 gaseificação. Dessa forma, o catalisador de craqueamento de alcatrão pode catalisar o craqueamento das moléculas de alcatrão sob condições de gaseificação. O processo de craqueamento, como definido no presente documento, é destinada a produzir moléculas que têm pesos moleculares médios mais baixos do que as moléculas de alcatrão originais por quebrar uma 10 ou mais ligações químicas nas moléculas de alcatrão originais. De fato, em razão das moléculas craqueadas (ou seja, as moléculas que têm um peso molecular médio mais baixo) estarem no gaseificador de biomassa, elas podem, em algumas realizações, sofrer gaseificação. Como discutido abaixo, o aditivo pode incluir, em adição a uns catalisadores de craqueamento de 15 alcatrão, outros componentes, como um catalisador de gaseificação, um promotor, ou um fluxante.
De acordo com determinadas realizações, o aditivo inclui um catalisador de craqueamento de alcatrão que contém materiais relativamente abundantes como dolomita (CaMg(C03)2, silicatos como olivinas (por exemplo, 20 Mg, FeSiO4, MnSiO4, CaMgSiO4, CaFeSiO4), e outros materiais alcalino- terrosos. Alternativamente ou adicionalmente, o aditivo pode incluir catalisadores mais complexos, como zeólitos ou catalisadores de metal nobre ou precioso. Enquanto determinados catalisadores de craqueamento de alcatrão listados acima podem ser relativamente pouco dispendioso e 25 abundantes (por exemplo, dolomite, olivina), determinados catalisadores podem ter um custo relativamente alto (por exemplo, zeólitos, catalisadores de metal nobre ou precioso). Apesar de esses catalisadores de alto custo poderem ser mais dispendiosos, esses catalisadores também podem ter atividade catalítica mais alta, eficiência mais alta, desempenho desejável, e assim por diante. Consequentemente, pode ser desejável usar tais catalisadores em determinados processos apesar de seu alto custo. Adicionalmente, enquanto os catalisadores abundantes podem ser relativamente pouco dispendiosos, 5 pode ser desejável aumentar a eficiência de um sistema por estender a vida do catalisador. Dessa forma, as presentes realizações fornecem sistemas para recuperar o catalisador do gaseificador de biomassa, purificar o catalisador, e reciclar o catalisador de volta ao gaseificador de biomassa. De fato, os sistemas de reciclagem de aditivos, de acordo com as presentes realizações, 10 podem aumentar a eficiência da central, diminuir os custos associados com a geração de gás produtor, e/ou aumentar a pureza do gás produtor gerado em sistemas de gaseificação de biomassa.
Ao levar em consideração que esses sistemas e abordagens estão relacionados à redução de alcatrão e recuperação de aditivo, os mesmos 15 podem ser usados em muitos processos de gaseificação (por exemplo, processos de gaseificação de fluxo carreado), sendo que as realizações reveladas serão discutidas no contexto de um sistema de gaseificação de biomassa que tem um gaseificador de fluxo descendente. A Figura 1 é uma ilustração esquemática de um sistema 10, como uma sistema da central, que 20 inclui uma sistema de gaseificação de biomassa 12 integrado com um sistema de geração de potência 14. Geralmente, o sistema de gaseificação de biomassa 12 gaseifica uma matéria-prima de biomassa 16 para produzir um gás produtor tratado 18, que pode ser direcionado ao sistema de geração de potência 14 para gerar potência. Em geral, o gás produtor é um tipo de gás de 25 síntese (syngas) que pode ser produzido pela temperatura relativamente baixa (por exemplo, menos do que aproximadamente 2.000°C) de gaseificação de biomassa na presença de ar. Quando em comparação a tipos típicos de gás de síntese produzidos por gaseificação de hulha na presença de oxigênio purificado, gás produtor geralmente tem uma densidade de energia mais baixa em razão de diluição de N2. Por exemplo, de acordo com determinadas realizações, o gás produtor pode ter uma densidade de energia média de aproximadamente 3.500 a 5.000 kJ/m3, enquanto 0 syngas de gaseificação de 5 hulha pode ter uma densidade de energia média de aproximadamente 7.500 a 9.000 kJ/m3. Então, o gás produtor, como definido no presente documento, é um gás produzido a partir da gaseificação de uma alimentação de biomassa para produzir CO, H2, e CO2, bem como outros componentes, e que têm uma densidade de energia mais baixa do que syngas formado por gaseificação de 10 hulha.
O gás produtor tratado 18 é fornecido ao sistema de geração de potência 14 como uma fonte de combustível. Como um exemplo, o gás produtor tratado 18 pode ser combustado em um ou mais motores (por exemplo, motores de turbina a gás) contidos no sistema de geração de 15 potência 14 para produzir eletricidade. O gás produtor tratado 18 também pode ter vários outros usos, como para a produção de gás natural sintético (SNG), para aquecer (por exemplo, em secadores, fornalhas, fornos, caldeiras), e assim por diante.
O sistema 10 inclui uma unidade de preparação de matéria-prima 20 20, que prepara a matéria-prima de biomassa 16 com o uso de uma fonte de combustível de biomassa 22 e um ou mais aditivos 24. Dessa forma, a matéria- prima de biomassa 16, em algumas realizações, inclui pelo menos ao fonte de combustível de biomassa 22 e o aditivo 24. O fonte de combustível de biomassa 22 pode incluir resíduos agrícolas, madeira, serragem, e similares. A 25 unidade de preparação de matéria-prima 20 pode condicionar a fonte de combustível de biomassa 22 a gerar a matéria-prima de biomassa 16. O condicionamento pode incluir selecionar, medir, e/ou secar a fonte de combustível de biomassa 22, bem como misturar a fonte de combustível de biomassa 22 com o aditivo 24.
De acordo com as presentes realizações, o aditivo 24 inclui pelo menos um catalisador de craqueamento de alcatrão. Exemplos não Iimitantes de tais catalisadores incluem dolomita, olivina, ou outros catalisadores à base 5 de metal precioso e/ou nobre como catalisadores à base de ródio (Rh), rutênio (Ru), irídio (Ir), platino (Pt), paládio (Pd), cobre (Cu), cobalto (Co), ferro (Fe) níquel (Ni), zircônio (Zr), manganês (Mn), molibdênio (Mo), titânio (Ti), prata (Ag), estanho (Sn), e lantânio (La), ou qualquer combinação dos mesmos. Por exemplo, em algumas realizações, o catalisador pode ser um catalisador 10 organometálico que tem um metal de transição ligado a um Iigante orgânico. Além disso, alguns dos catalisadores listados acima podem ser suportados em um suporte orgânico, como um óxido de metal calcinado ou não calcinado como alumina (AI2O3), cério (Ce2O3), titânia (TiO2), zircônia (ZrO2), sílica (SiO2)1 Iantana1(La2O3), e similares.
J Em determinadas realizações dentre essas, o aditivo 24 pode
também incluir um ou mais componentes adicionais, como um catalisador de gaseificação (por exemplo, Pt, Ru, Rh, Pd, Ir, Ni, Fe, Co, MOS2, Co-MoS2, K2CO3, Na2CO3, N2S, K2S) para facilitar uma ou mais reações do processo de gaseificação, um promotor para facilitar a ativação do catalisador (por exemplo, 20 Rh, Zr, Mn, Mo, Ti, Au, Ag, ou Sn), um fluxante (por exemplo, CaCO3) para facilitar fluxo da alimentação de biomassa sólida, ou uma combinação dos mesmos. Por exemplo, em realizações em que o aditivo inclui um catalisador de metal precioso e/ou nobre para gaseificação catalítica, o catalisador de gaseificação pode catalisar gaseificação das moléculas craqueadas, 25 produzidas com o uso do catalisador de craqueamento de alcatrão, sob as condições de gaseificação. Especificamente, o catalisador de gaseificação pode, em determinadas realizações, catalisar uma ou mais reações no processo de gaseificação como, pirólise, secagem, combustão, redução, troca de água, e reforma de metano, em relação ao combustível de biomassa ou produtos de reação formados a partir dos mesmos. Além disso, é reconhecido que determinados catalisadores de craqueamento de alcatrão também podem ter pelo menos alguma atividade para gaseificação, reforma de metano, e 5 outros processos semelhantes. Por exemplo, dolomita e olivina, em adição à catalisação do craqueamento de alcatrão, podem catalisar uma ou mais das reações de gaseificação. Dessa forma, enquanto discutido no contexto de catalisadores de craqueamento de alcatrão, é também realizado que determinados leitos de aditivo e catalisador descritos no presente documento, 10 podem processar atividade catalítica para craqueamento de alcatrão e processos de gaseificação.
Após o aditivo 24 e fonte de combustível de biomassa 24 serem misturados e ainda processados (por exemplo, secos, moídos, peletizado), a matéria-prima de biomassa 16 é direcionada, junto com o ar 26, a um 15 gaseificador de biomassa 28. Visto que o gaseificador de biomassa 28 é discutido e apresentado como um gaseificador de fluxo descendente, deve ser observado que outros tipos de gaseificadores de biomassa são também presentemente contemplados, incluindo gaseificadores de fluxo crescente. O gaseificador de biomassa ilustrado 28 é um gaseificador de ar aberto que tem 20 uma entrada 30 que permite que o gaseificador 28 receba um influxo substancialmente constante do ar 26 e a matéria-prima de biomassa 16. Uma série de reações, que é coletivamente referida como o processo de gaseificação, ocorre no gaseificador de biomassa 28. O processo inclui combustão da matéria-prima de biomassa 16 e o ar 26 na presença de
umidade, bem como pirólise, redução, e assim por diante. A biomassa na matéria-prima de biomassa 16 é combustada em razões de combustível para ar subestequiométricas para produzir, junto com algum CO e H2, dióxido de carbono (CO2), água (H2O), e um leito de carvão quente ou de cinzas quente. O gaseificador de biomassa 28 inclui uma pluralidade de entradas 32 (por exemplo, bocais) que são configuradas para permitir ar 26 que a entrada do gaseificador de biomassa 28 seja promovida, por exemplo, uma ou mais reações de combustão. De acordo com determinadas realizações, as entradas 5 32 podem ser espaçadas de maneira circunferencial ao redor do gaseificador de biomassa 28 para fornecer um influxo substancialmente homogêneo do ar
26 no gaseificador de biomassa 28. Em determinadas realizações, que são discutidas em detalhes abaixo em relação à Figura 2, as entradas 32 também podem ser usadas para injetar indiretamente aditivos em uma ou mais zonas de reação 34 do gaseificador 28.
A reação de combustão, que é oxidativa, é geralmente exotérmica e produz, em determinadas realizações, temperaturas no gaseificador de biomassa 28 entre aproximadamente 1.300 Kelvin (K) e 1.600 K. Como um exemplo, as temperaturas no gaseificador de biomassa 28 podem alcançar 15 aproximadamente 1.300 K, 1.350 K, 1.400 K, 1.450 K, 1.500 K, 1.550 K, 1.600 K, ou mais durante a reação de combustão subestequiométrica. O CO2 e H2O produzidos pela reação de combustão podem passar, ou entrar em contato de outra forma com, o leito de carvão ou cinzas e podem sofrer uma redução para gerar CO, H2, e alguns CH4. Em determinadas realizações, o processo de 20 redução pode ser facilitado (por exemplo, catalisada) com o uso do aditivo 24.
A reação de redução que é realizada para produzir o CO e H2 é endotérmica, e dessa forma, exige aquecimento. O volume da reação de redução pode, dessa forma, usar o calor produzido pela reação de combustão, e pode também usar qualquer calor latente do leito de carvão quente ou cinzas. 25 Além disso, em razão de o gaseificador de biomassa 28 é um gaseificador de topo aberto, as temperaturas no gaseificador 28 podem também ser reduzidas por um influxo substancialmente constante do ar 26. Outros materiais são gerados a partir do processo de gaseificação em adição aos gases de CO2 e H2 desejados, que inclui alcatrão (por exemplo, por meio de pirólise). Como definido no presente documento, o alcatrão é destinado a denotar qualquer hidrocarbil, como hidrocarbonetos aromáticos, heteroaromáticos, hidrocarbonetos poliaromáticos, heterociclos (não necessariamente 5 aromáticos) e derivados dos mesmos que têm um peso molecular maior do que benzeno (CeH6, aproximadamente 78 gramas por mol) e que são produzidos no processo de gaseificação descrito acima. Outros exemplos não Iimitantes de moléculas de alcatrão são fornecidos acima antes da discussão da Figura 1. Novamente, como observado acima, os aditivos 24 são projetados para facilitar 10 o craqueamento de alcatrão formado pelo processo de gaseificação. Além disso, em determinadas realizações, os aditivos 24 podem facilitar o craqueamento de pelo menos uma porção do alcatrão e também facilitar gaseificação dos produtos craqueados para gerar CO, H2, e H2O adicionais. Além disso, apesar de CH4 adicionais poderem ser produzidos, determinados 15 aditivos 24 podem também ser usados para reforma de metano para converter o CH4 em CO, H2, e H2O.
O processo de gaseificação, como observado acima, produz CO, H2, alcatrão, carvão, e outros gases (por exemplo, diluente N2, gases ácidos). A combinação de gases formada no gaseificador de biomassa 28 sai de uma 20 saída 38 do gaseificador de biomassa 28 como uma primeira mistura gasosa 36. A primeira mistura gasosa 36 também pode incluir particulados, como poeira, algum carvão, bem como algum do aditivo 24. Apesar de alguns dos particulados do gaseificador de biomassa 28 poderem sair do gaseificador de biomassa 28 como parte da primeira mistura gasosa 36, uma porção 25 substancial dos particulados pode ser mantida no gaseificador 28 e coletada em uma porção de fundo 40 do gaseificador 28. Por exemplo, de acordo com determinadas realizações, aproximadamente 0,1 a 100%, (por exemplo, entre aproximadamente 0,1 e 100%, 10 e 90%, 20 e 80%, ou 30 e 70%), dos particulados no gaseificador 28 podem ser coletados na porção de fundo 40. Os particulados, como observado acima, incluem o aditivo 24, carvão, e/ou poeira, bem como outros componentes.
De acordo com as presentes realizações, ao invés de eliminar do catalisador que tem adequada atividade, pelo menos uma porção do aditivo 24 é reciclada ao sistema de preparação de matéria-prima 20 com o uso de um sistema de reciclagem aditivo 42. O sistema de reciclagem aditivo 42 inclui, entre outros recursos, uma unidade de extração/remoção 44. A unidade de extração/remoção 44 remove os particulados através de uma corrente de partículas 46 em uma operação contínua ou em lote. Por exemplo, em determinadas realizações, a unidade de extração/remoção 44 pode remover particulados da porção de fundo 40 do gaseificador de biomassa 28. De acordo com determinadas realizações, a unidade de extração/remoção 44 pode remover aproximadamente 1 a 100% dos particulados coletados na porção de fundo 40 do gaseificador de biomassa 28. Mais especificamente, a unidade de extração/remoção 44 pode remover aproximadamente 10 a 90%, 20 a 80%, 30 a 70%, 40 a 60%, ou aproximadamente 50% dos particulados coletados na porção de fundo 40 do gaseificador de biomassa 28. Em uma realização, a unidade de extração/remoção 44 pode remover substancialmente todos os particulados coletados na porção de fundo 40.
Quando a unidade de extração/remoção 44 esta operando em a modo de remoção contínuo, os particulados podem fluir de maneira contínua, por exemplo, por gravidade e/ou por força pneumática, entre outros, a partir da porção de fundo 40 do gaseificador de biomassa 28 e através da unidade de 25 extração/remoção 44. Em tais realizações, os particulados podem sair da unidade de extração/remoção 44 como a corrente de partículas 46, que pode ser fornecida continuamente a um sistema de separação de aditivo 48. Quando estiver operando em um modo em lote, a unidade de extração/remoção 44 pode periodicamente remover os particulados da porção de fundo 40. Como um exemplo, após um quantidade desejada dos particulados ser coletada na unidade de extração/remoção 44, por exemplo, como medido em peso ou em volume, os particulados podem ser removidos. Em outras realizações, a 5 unidade de extração/remoção 44 pode remover os particulados da porção de fundo 40 do gaseificador de biomassa 28 em intervalos de tempo. Por exemplo, um fluxo de gás pressurizado pode ser ciclado com e sem o uso de uma ou mais válvulas para direcionar periodicamente os particulados na unidade de extração/remoção 44. Os particulados coletados na unidade de 10 extração/remoção 44 durante o modo em lote podem ser enviados periodicamente ao sistema de separação de aditivo 48 como a corrente de partículas 46.
O sistema de separação de aditivo 48 é geralmente projetado para separar o aditivo 24 dos outros tipos de particulados, como carvão, poeira, e similares. Como um exemplo, o sistema de separação de aditivo 48 pode incluir um ou mais receptáculos de separação que separam o aditivo 24 dos particulados com o uso de diferenças em solubilidade, densidade, carga eletrostática, razão de massa para carga, suscetibilidade magnética, e/ou diferenças em estrutura molecular, entre outros, para produzir resíduos particulados ou cinzas 49 (e uma alimentação de reciclagem de aditivo 50). O sistema de separação de aditivo 48 também pode incluir outros recursos, como recursos usados para secar ou tratar de outra forma o aditivo 24 antes de enviar o aditivo 24 como a alimentação de reciclagem de aditivo 50 ao sistema de preparação de matéria-prima 20 ou, em outras realizações, diretamente ao gaseificador 28 com o uso de um conduto 51.
Embora a maioria dos particulados deixe o gaseificador de biomassa 28 através da unidade de extração/remoção 44, a primeira mistura gasosa 36 sai do gaseificador de biomassa 28 através da saída 38. A saída 38 direciona a primeira mistura gasosa 36 a um ciclone 52. O ciclone 52 remove uma porção substancial de particulados 54 que pode estar presente na primeira mistura gasosa 36 para produzir uma mistura gasosa ciclonada 56, que é direcionada a um sistema de purificação 58. O sistema de purificação ilustrado 5 58 inclui um primeiro purificador 60, um segundo purificador 62, e um purificador de água gelada 64. Contudo, em outras realizações, qualquer número de um ou mais purificadores, bem como outros tipos de equipamento de limpeza ou tratamento podem ser incluídos no sistema de purificação 58.
O primeiro e segundo purificadores 60, 62, cada um, usa as respectivas primeira e segunda alimentações de água 66, 68 para purificar o gás produtor. Por exemplo, o primeiro purificador 60 é configurado para receber a primeira alimentação de água 66 que remove particulados da mistura gasosa ciclonada 56 por meio de nucleação. Além disso, a primeira alimentação de água 66 pode remover pelo menos uma porção de componentes solúveis em água, como determinados gases ácidos solúveis em água e/ou alcatrões solúveis em água, da mistura gasosa ciclonada 56. A mistura gasosa ciclonada 56, dessa forma, é tratada no primeiro purificador 60 para produzir uma primeira mistura gasosa purificada 70. A primeira mistura gasosa purificada 70 terá geralmente uma concentração mais baixa de particulados, alcatrão, e outros subprodutos de gaseificação em comparação à mistura gasosa ciclonada 56. Dessa forma, o primeiro purificador 60, em adição à produção da primeira mistura gasosa purificada 70, produz a primeira corrente de água negra 72. A primeira corrente de água negra 72 pode incluir alcatrão, gases dissolvidos (por exemplo, gases ácidos e uma menor quantidade de CO, H2, e CO2), e alguns pequenos particulados não removidos no ciclone 52. A primeira corrente de água negra 72 pode ser enviada a um sistema de tratamento de água ou instalação semelhante para purificação.
O segundo purificador 62 opera geralmente no mesmo modelo do o primeiro purificador 60 para produzir uma segunda mistura gasosa purificada 74 e uma segunda corrente de água negra 76. A segunda mistura gasosa purificada 74 terá geralmente um teor mais baixo de alcatrão, gás ácido, e particulado em comparação à primeira mistura gasosa purificada 70. A 5 segunda mistura gasosa purificada 74 é enviada ao purificador de água gelada 64, que realiza dessecação e purificação na segunda mistura gasosa purificada 74.
Para realizar a dessecação e purificação, o purificador de água gelada 64 recebe uma corrente de água gelada 78 de uma fonte de água 10 gelada. A corrente de água gelada 78 pode ser atomizada e posta em contato com a segunda mistura gasosa purificada 74, que faz com que a segunda mistura gasosa purificada 74 resfrie. Em razão da água gelada 78 ter uma temperatura abaixo do ponto de ebulição de água, uma porção substancial de qualquer água contida na segunda mistura gasosa purificada 74 pode 15 condensar. Essa condensação desseca a segunda mistura gasosa purificada 74. A água gelada 78, que é atomizada no purificador de água gelada 64, também purifica a segunda mistura gasosa purificada 74 para remover uma porção substancial de quaisquer particulados que podem ser presentes. Dessa forma, a água gelada 78 pode absorver ou carrear de outra forma, particulados, 20 bem como gases ácidos e similares, para produzir uma corrente de água cinza 80 e uma corrente de gás purificada 82. A corrente de água cinza 80 pode ser enviada a um tanque de água gelada, uma instalação de tratamento de água, ou a recurso de central semelhante.
A corrente de gás purificada 82 que sai do sistema de purificação 58 é então passada através de um soprador 84, que fornece força motriz para direcionar os gases e outros materiais de Iuz através do sistema de gaseificação 12. A corrente de gás purificada 82 é então enviada a um sistema de filtro 86. O sistema de filtro 86 inclui um ou mais filtros projetados para remover poeira da corrente de gás purificada 82. Um conduto 88 que conecta o purificador de água gelada 64 com o sistema de filtro 86 inclui uma primeira válvula 90 configurada para interromper, iniciar, aumentar, ou diminuir uma taxa de fluxo da corrente de gás purificada 82 através do conduto 88. De fato, 5 em determinadas realizações, pode ser desejável reduzir ou interromper o fluxo da corrente de gás purificada 82. Por exemplo, pode ser desejável interromper o fluxo da corrente de gás purificada 82 para reduzir a pressão do sistema 12 ou para permitir o funcionamento do sistema de filtro 86. Consequentemente, a primeira válvula 90 pode fechar e enviar um fluxo da corrente de gás purificada 10 gelada 82 em um conduto divergente 92. Especificamente, uma segunda válvula 94 pode abrir para direcionar a corrente de gás purificada 82 ao conduto divergente 92, que leva a um alargamento 96, que pode queimar a corrente de gás purificada 82.
Durante operação normal do sistema 12, a maioria, ou toda, a corrente de gás purificada 82 é direcionada ao sistema de filtro 86. O sistema de filtro 86, como observado acima, remove poeira da corrente de gás purificada 82 para produzir o gás produtor tratado 18. O gás produtor tratado 18 é então fornecido ao sistema de geração de potência 14, que, de acordo com determinadas realizações, pode ser um sistema de Jenbacher que tem um motor principal, como um motor de ignição por compressão ou faísca ou pode incluir um ou mais motores de turbina a gás. Nessas realizações, o motor pode acionar um gerador que produz eletricidade. Contudo, em outras realizações, o sistema de geração de potência 14 pode ser qualquer tipo de sistema de geração de potência adequado. Os gases de escape 100 produzidos no sistema de geração de potência 14 (por exemplo, pelo motor) são enviados ao sistema de preparação de matéria-prima 20, em que os gases de escape quentes 100 podem ser usados para secar a fonte de combustível de biomassa 22 e/ou, de acordo com determinadas realizações presentes, o aditivo 24. Gases de escape resfriados 102 são então descarregados do sistema 10 por meio de uma pilha ou recurso semelhante. Em determinada realização, gases de escape 100 podem ser divididos em duas correntes, uma usada para secar a matéria-prima 22 e outra para secar os aditivos 24.
Como observado acima, determinadas realizações presentes
fornecem para a adição de um ou mais aditivos 24 à matéria-prima 16, catalisação de craqueamento de alcatrão no gaseificador de biomassa 28. O aditivo 24 também pode incluir componentes para facilitar determinados processos físicos e químicos como fluxo e/ou uma ou mais reações do 10 processo de gaseificação. A Figura 2 ilustra uma realização do sistema de gaseificação de biomassa 12 que inclui um controlador 110 para monitorar o processo de gaseificação e leitos de catalisador fixo 112 e 114 para fornecer o aditivo 24 adicional ao gaseificador 28. O controlador 110 pode ser empregado para ajustar taxas de alimentação da fonte de combustível de biomassa 22, o 15 aditivo 24, e/ou a matéria-prima de biomassa 16. De acordo com determinadas realizações, o controlador 110 pode monitorar o processo de gaseificação que ocorre no gaseificador 28 na saída 38, e pode ajustar taxas de alimentação de cada uma da fonte de combustível de biomassa 22 e do aditivo 24 para regular o processo de gaseificação. Apesar do controlador 110 ser descrito abaixo no 20 contexto do gaseificador 28 da Figura 2, o controlador 110 e os monitores associados 120 e 124 podem também ser empregados em gaseificadores que não incluem leitos de catalisador, como o gaseificador 28 mostrado na Figura 1.
Em algumas realizações, o leitos de catalisador fixo 112, 114 podem ser usados em adição ou em lugar do aditivo 24 que é direcionado ao gaseificador de biomassa 28 através do sistema de preparação de matéria- prima 20. Dessa forma, em algumas realizações, nenhum aditivo 24, pode ser usado quando leitos de catalisador fixo múltiplos 112 e 114 estão presentes. Além disso, enquanto a presente realização é descrita no contexto de dois leitos de catalisador fixo, deve ser observado que as presentes abordagens podem ser aplicáveis a um gaseificador que tem qualquer número de leitos fixos, como entre 1 e 10, 2 e 8, ou 3 e 6 leitos de catalisador fixo.
Como o aditivo 24, os leitos de catalisador fixos 112, 114
geralmente são projetados para catalisar o processo de craqueamento de alcatrão. Os leitos de catalisador fixos 112, 114 podem incluir catalisadores iguais ou diferentes um do outro. Além disso, os catalisadores empregados nos leitos de catalisador fixos 112 e 114 podem ser selecionados a partir de 10 catalisadores que são iguais ou diferentes dos catalisadores de craqueamento de alcatrão incluídos no aditivo 24. Os leitos de catalisador fixos 112 e 114 podem incluir um ou mais suportes que têm um leito não móvel de qualquer um ou uma combinação dos catalisadores mencionados acima em uma forma peletizada ou semelhante. Por exemplo, os leitos de catalisador fixos 112 e 114 15 podem incluir catalisadores de craqueamento de alcatrão como dolomita, olivina ou outros catalisadores à base de metal precioso e/ou nobre como catalisadores à base de ródio (Rh), rutênio (Ru), irídio (Ir), platina (Pt), paládio (Pd), cobre (Cu), cobalto (Co), ferro (Fe) níquel (Ni), zircônio (Zr), manganês (Mn), molibdênio (Mo), titânio (Ti), prata (Ag), estanho (Sn) e lantânio (La) ou 20 qualquer combinação dos mesmos. Em determinadas realizações desse tipo ou outras, os leitos de catalisador fixos podem, adicional ou alternativamente, incluir um ou mais catalisadores adicionais, como um catalisador de gaseificação (por exemplo, Pt, Ru, Rh, Pd, Ir, Ni, Fe, Co, MOS2, Co-MoS2, K2CO3, Na2CO3, N2S, K2S) ou uma combinação dos mesmos, dentre outros. 25 Para facilitar a discussão, os leitos de catalisador 112 e 114 são apresentados no contexto da inclusão de um catalisador de craqueamento de alcatrão. Entretanto, se reconhece que os leitos de catalisador, de acordo com as presentes realizações, podem incluir catalisadores que exibem atividade catalítica para determinados outros processos, como reações de gaseificação (por exemplo, redução catalítica, reforma do metano ou deslocamento da água).
Inicialmente, como no início de um processo de gaseificação, o gaseificador 28 recebe a matéria-prima 16 que inclui o combustível de biomassa 22, bem como o aditivo 24. Conforme se observa acima, em relação à Figura 1, o combustível de biomassa 22 é submetido ao processo de gaseificação na presença de ar 26 e umidade. O aditivo 24 inclui um ou mais catalisadores de craqueamento de alcatrão que facilitam o craqueamento de alcatrão durante o processo de gaseificação. Além disso, em determinadas realizações, o aditivo 24 pode incluir componentes adicionais, como fluxantes para facilitar o fluxo, promotores para facilitar a ativação do catalisador (por exemplo, Rh, Zr, Mn, Mo, Ti, Au, Ag ou Sn) e/ou os catalisadores de gaseificação para promover a produção de gás produtor, a reforma do metano e similares. Conforme se observa acima, em relação à Figura 1, a primeira mistura de gás 36 gerada pelo processo de gaseificação pode incluir partículas como cinzas, alcatrão, aditivo 24 e assim por diante.
No gaseificador de biomassa 28, a primeira mistura de gás 36 contata o primeiro leito de catalisador fixo 112, conforme indicado por uma seta 20 36. O leito de catalisador fixo 112 é posicionado no gaseificador 28 na zona de reação 34. A zona de reação 34 pode ser uma zona de pirólise, uma zona de combustão, uma garganta do gaseificador 28, uma zona de redução ou qualquer combinação dos mesmos. De acordo com determinadas realizações, o leito de catalisador fixo 112 pode ser posicionado na zona de reação onde as 25 temperaturas estão em um máximo relativo no gaseificador 28, como em uma transição entre a zona de combustão e a zona de redução onde a primeira mistura de gás 36 é formada. Quando o leito de catalisador fixo 112 é posicionado na zona de reação 34, o leito de catalisador fixo 112 pode proporcionar atividade catalítica acentuada (por exemplo, catálise de craqueamento de alcatrão, catálise de gaseificação, catálise de reforma do metano) em comparação com a atividade obtida por outras configurações (por exemplo, um leito de catalisador posicionado a jusante do gaseificador 28). Por 5 exemplo, as temperaturas mais altas na zona de reação 34 em comparação com outras áreas do sistema 10, bem como uma abundância maior de determinados materiais (por exemplo, vapor, carvão, cinzas) na zona de reação 34, podem possibilitar o aumento da atividade catalítica.
Mediante o contato do leito de catalisador fixo 112, o que inclui um catalisador de craqueamento de alcatrão, pelo menos uma porção do alcatrão contido na primeira mistura de gás 36 pode ser craqueada. O processo de craqueamento forma moléculas menores que têm, em média, menores pesos moleculares em comparação com as moléculas originais de alcatrão. A formação de moléculas menores pode reduzir a quantidade de alcatrão na primeira mistura de gás 36 e pode, ainda, gerar moléculas que podem ser gaseificadas, que podem aumentar a concentração de gases combustíveis desejáveis (por exemplo, CO, H2, CH4) no gás produtor. Portanto, após contatar (isto é, passar através) o primeiro leito de catalisador fixo 112, uma segunda mistura de gás 116 pode ser formada, representada como uma seta. A segunda mistura de gás 116 tem uma concentração de alcatrão menor em comparação com a primeira mistura de gás 36. De fato, o primeiro leito de catalisador fixo 112 pode reduzir a concentração de alcatrão da primeira mistura de gás 36 entre aproximadamente 1 e 100%, como entre aproximadamente 10 e 90, 20 e 80, 30 e 70, 40 e 60 ou aproximadamente 50%.
A segunda mistura de gás 116, que inclui CO, CO2, H2, H2O, CH4 e outros componentes como alcatrão e partículas, flui através do gaseificador 28 e encontra o segundo leito de catalisador fixo 114. Em sentido geral, o segundo leito de catalisador fixo 114 é disposto a jusante do primeiro leito de catalisador fixo 112 e pode incluir um catalisador igual e/ou diferente do primeiro leito de catalisador fixo 112. Conforme representado, o segundo leito de catalisador fixo 114 é disposto em uma área 115 entre a zona de reação 34 5 e a saída 38. A área 115 é uma área onde a direção do fluxo é oposta (por exemplo, reversa) em comparação com a área onde a gaseificação é realizada (por exemplo, a zona de reação 34). Ou seja, a área 115 tem uma direção de fluxo que é orientada oposta em relação ao processo de gaseificação de fluxo descendente. Em determinadas realizações, a área 115 pode ser considerada 10 como sendo uma seção de fluxo ascendente do gaseificador de biomassa 28. Na realização ilustrada, o segundo leito de catalisador fixo 114 também inclui um catalisador de craqueamento de alcatrão e é disposto próximo da saída 38 do gaseificador 28. Tal configuração em que o segundo leito de catalisador fixo 114 é disposto no gaseificador 28 pode ser vantajosa, já que os gases no 15 gaseificador 28 frequentemente têm uma temperatura em excesso de 1.000°C, que intensifica a atividade catalítica. De fato, o segundo leito de catalisador fixo 114 pode ter atividade catalítica semelhante em comparação com o primeiro leito de catalisador fixo 112 e pode reduzir a concentração de alcatrão da segunda mistura de gás 116 para produzir uma terceira mistura de gás 118. 20 Como exemplo, o segundo leito de catalisador fixo 114 pode reduzir a concentração de alcatrão da segunda mistura de gás 116 entre aproximadamente 1 e 100%, como entre aproximadamente 10 e 90, 20 e 80, 30 e 70, 40 e 60 ou aproximadamente 50%.
Conforme se observa acima, o gaseificador 28 pode incluir múltiplos leitos de catalisador fixos semelhantes ou iguais aos leitos de catalisador discutidos acima. Por exemplo, o gaseificador 28 pode ter uma zona de leito de catalisador fixo onde os gases no gaseificador 28 passam através de uma pluralidade de leitos (por exemplo, dois ou mais), sendo que cada um tem catalisadores iguais ou diferentes. Por exemplo, a primeira mistura de gás 36 pode encontrar o primeiro leito de catalisador fixo 112 na zona de reação 34, como uma zona de pirólise, uma zona de combustão ou uma zona de redução. A segunda mistura de gás 116 contataria, então, uma 5 pluralidade de leitos em uma zona de reação a jusante, como a zona de combustão ou a zona de redução. De fato, como as misturas de gás produzidas nas zonas de reação encontram uma pluralidade de tais leitos de catalisador, o gás produtor gerado no gaseificador de biomassa 28 pode ter uma concentração de alcatrão menor e uma concentração de CO e H2 maior.
Em realizações em que o gaseificador de biomassa 28 inclui os
leitos de catalisador fixos 112, 114 e é acoplado de modo comunicativo ao controlador 110, o controlador 110 pode ser empregado para monitorar as saídas do gaseificador 28 para verificar a eficácia catalítica dos leitos de catalisador fixos 112, 114 e/ou o aditivo 24. O controlador 110 pode incluir um 15 sistema de controle distribuído (DCS) ou qualquer estação de trabalho com base em computador que é total ou parcialmente automatizada. Por exemplo, o controlador 110 pode ser um computador de propósito geral ou de aplicação específica que tem um ou mais microprocessadores, processadores com conjunto de instruções, processadores gráficos, conversores de analógico para 20 digital, placas de interface e/ou conjuntos de chips relacionados. O controlador 110 também pode incluir recursos de armazenamento e recursos de acesso de dados. Um processador no controlador 110 pode executar um ou mais monitoramentos com base em computador e/ou rotinas de controle acessados a partir de memória localmente armazenada ou a partir de um meio de 25 armazenamento como um disco óptico ou memória de estado sólido. A uma ou mais rotinas podem ser realizadas pelo controlador 110 para monitorar determinados processos no gaseificador de biomassa 28. Por exemplo, o controlador 110 pode monitorar a terceira mistura de gás 118 que sai do gaseificador 28, a corrente de partículas 46 que sai da unidade de extração/remoção 44 e/ou a corrente de partículas 46 que entra no sistema de separação de aditivo 48 ou uma combinação dos mesmos, para verificar um ou mais parâmetros indicativos de eficiência catalítica e/ou eficiência de gaseificação, dentre outros.
Por exemplo, o controlador 110 pode receber sinais de dados a partir de um primeiro monitor 120 disposto na trajetória de fluxo da terceira mistura de gás 118 e localizada no gaseificador 28 a jusante do segundo leito de catalisador fixo 114. De acordo com determinadas realizações, o monitor 10 120 pode ser um sensor, como um sensor de pressão, um sensor de temperatura, um medidor de fluxo ou uma combinação dos mesmos. Alternativa ou adicionalmente, o primeiro monitor 120 pode ser um espectrômetro, como uma unidade de cromatografia gasosa acoplada à espectrometria de massas (GC-MS), um espectrômetro de infravermelho, um 15 espectrômetro de Raman ou uma combinação dos mesmos. Portanto, o monitor 120 pode detectar propriedades, como temperatura, pressão, composição e/ou taxa de fluxo, da terceira mistura de gás 118 e pode enviar sinais indicativos dessas propriedades ao controlador 110. Além disso, em determinadas realizações, o monitor 120 pode incluir funcionalidade analítica. 20 Nessas realizações, o monitor 120 pode realizar uma análise inicial na terceira mistura de gás 118, por exemplo, para determinar a composição e pode transmitir sinais representativos de dados processados ao controlador 110.
O controlador 110 pode utilizar os dados a partir do monitor 120 para determinar a composição da terceira mistura de gás 118. Por exemplo, o 25 monitor 120 pode empregar algoritmos, tabelas de pesquisa e similares para determinar a concentração de alcatrão, CH4, CO e/ou H2 com base na pressão detectada, temperatura, taxa de fluxo e/ou composição. O controlador 110 pode, então, determinar se a concentração de alcatrão, a concentração de CH4 e/ou as concentrações de CO e H2 estão em níveis aceitáveis. Em realizações em que determinados sinais são indicativos de um nível fora de uma faixa aceitável, como quando a concentração de alcatrão da terceira mistura de gás 118 está acima de um limiar predeterminado, o controlador 110 pode realizar 5 ajustes ao sistema de gaseificação 12. Por exemplo, o controlador 110 pode determinar a magnitude do desvio a partir do nível aceitável do parâmetro monitorado e ajustar uma taxa de alimentação da fonte do combustível de biomassa 22 e/ou uma taxa de alimentação do aditivo 24. Além disso, em outras realizações, o controlador 110 pode ajustar uma taxa de alimentação da 10 matéria-prima de biomassa 16 que entra no gaseificador 28.
Para ajustar as taxas de alimentação da fonte do combustível de biomassa 22, o aditivo 24 e/ou a matéria-prima da biomassa 16, o controlador 110 pode transmitir sinais de controle para um ou mais recursos, como válvulas, controladores de fluxo e similares, do sistema de preparação de 15 matéria-prima 20. Além disso, em determinadas realizações, o controlador 110 pode transmitir sinais de controle aos recursos, como válvulas ou controladores de fluxo, do sistema de preparação de matéria-prima 20 para fazer com que o aditivo 24 seja injetado na uma ou mais zonas de reação 34 do gaseificador 28 através dos injetores 32 através de um conduto de injeção de aditivo 122. De 20 acordo com determinadas realizações, o controlador 110 pode empregar algoritmos, tabelas de pesquisa ou recursos de controle semelhantes para determinar o ajuste da taxa de alimentação para o sistema de preparação de matéria-prima 20.
Embora a realização ilustrada proporcione o primeiro monitor 120 para monitorar as composições de gás, pode ser desejável, adicionalmente ou em alternativa, monitorar outras saídas do gaseificador 28, como a corrente de partículas 46. Especificamente, pode ser desejável monitorar as cinzas 49 e/ou o aditivo que sai do gaseificador 28. Por exemplo, um segundo monitor 124, que pode ser um espectrômetro ou similar, pode ser disposto a jusante de ou na saída da unidade de extração/remoção 44 para medir a composição da corrente de partículas 46. Conforme discutido acima, o controlador 110 pode empregar dados recebidos do monitor 124 para ajustar as taxas de 5 alimentação do aditivo 24, a fonte do combustível de biomassa 22 e/ou a matéria-prima da biomassa 16. Além disso, em determinadas realizações, o controlador 110 pode empregar os dados recebidos do monitor 124 para ajustar a taxa de injeção de aditivo que flui através do conduto 122 para entrar no gaseificador 28 através de injetores 32.
Além disso, em outras realizações, pode-se empregar
amostragem manual para monitorar a composição da mistura de gás 118 e/ou a corrente de partículas 46 adicionalmente z ou em vez dos monitores 120 e 124. Por exemplo, em determinadas realizações, um operador ou técnico pode realizar a amostra das partículas (por exemplo, cinzas 49 ou carvão) na 15 corrente de partículas 46 e analisar as amostras em um laboratório ou outras unidades de teste para determinar a composição das mesmas. Ademais, em determinadas realizações, um operador ou técnico pode realizar uma inspeção visual para monitorar a cor da corrente de partículas 46, a cor das cinzas 49 coletada na unidade de extração/remoção 44 e/ou a cor das cinzas 49 coletada 20 no sistema de separação de aditivo 48. De acordo com determinadas realizações, os dados obtidos pela amostragem manual pode ser inseridos no controlador 110, por exemplo, através de uma interface de usuário, como uma estação de trabalho de operador. O controlador 110 pode, então, empregar esses dados para controlar a operação do gaseificador 28.
Conforme se observa acima, as presentes realizações,
adicionalmente a ou em vez do leito de catalisador e recursos de controle discutidos acima, também proporcionam recursos para reciclar o aditivo de volta para o gaseificador 28. Tal reciclagem pode aumentar a eficiência da central e diminuir os custos operacionais. A Figura 3 ilustra uma realização do sistema de separação de aditivo 48 que inclui um ciclone 130 que separa o aditivo 24 das cinzas 49 na corrente de partículas 46. O ciclone 130 é projetado para receber a corrente de partículas 46 e para separar o aditivo 24 das cinzas 49 com base em diferenças na densidade.
Em determinadas realizações, o aditivo 24 pode ter uma densidade média que é inferior à densidade média das cinzas 49. Nessas realizações, conforme mostrado na Figura 3, o aditivo 24 sai de uma porção de topo 132 do ciclone 130, enquanto as cinzas 134 saem de uma porção de fundo 136 do ciclone 130. Devido ao fato de o aditivo 24 ser seco e ser substancialmente livre de cinzas após a separação no ciclone 130, o aditivo separado 24 pode ser diretamente proporcionado ao sistema de preparação de matéria-prima 20 como a alimentação de aditivo reciclada 50. Entretanto, em outras realizações, o aditivo separado 24 pode ser submetido a um ou mais tratamentos antes de ser proporcionado ao sistema de preparação de matéria- prima 20. Por exemplo, o aditivo separado pode ser aquecido, calcinado, impregnado com um catalisador adicional ou similares. Em outras realizações, o aditivo separado pode ser, em média, menos denso do que as cinzas. Nessas realizações, o aditivo separado sai da porção de fundo 136 do ciclone 130, enquanto as cinzas 134 saem da porção de topo 132.
A Figura 4 representa outra realização do sistema de separação de aditivo 48. Em vez de incluir um ciclone 130, o sistema de separação de aditivo 48 inclui um receptáculo de separação 140 para separar o aditivo 24 das cinzas 49 com o uso de um líquido 142. O líquido 142 pode ser qualquer 25 líquido adequado para separar as cinzas 49 do aditivo 24. Como exemplo não limitativo, o líquido 142 pode ser uma solução aquosa que tem sais dissolvidos, água, etileno glicol, propileno glicol ou um solvente orgânico como um álcool (por exemplo, metanol, etanol), um solvente aromático (por exemplo, benzeno), um alcano (por exemplo, butano, pentano, hexano, heptano) ou outros. O líquido 142 pode ser selecionado de um modo que o líquido tenha uma densidade que é intermediária às respectivas densidades das cinzas 49 e do aditivo 24. Essa densidade intermediária pode permitir a separação das cinzas 5 49 e do aditivo 24 no receptáculo de separação 140. Por exemplo, em determinadas realizações, as cinzas 49 podem ter uma densidade menor do que o aditivo 24. Nessas realizações, o líquido 142 pode ser selecionado por ter uma densidade que é maior do que a densidade das cinzas 49, mas menor do que a densidade do aditivo 24.
Conforme representado, o líquido 142 entra através de uma
porção de topo 144 do receptáculo de separação 140 e é coletado no receptáculo 140. A corrente de partículas 46, que inclui as cinzas 49 e o aditivo 24, entra no receptáculo 140 através de um lado do receptáculo 140 e se mistura com o líquido 142. Como a corrente de partículas 46 e o líquido 142 se 15 misturam, as cinzas 49 e o aditivo 24 na corrente de partículas 46 se separam com base nas respectivas densidades dos mesmos. Por exemplo, na realização ilustrada, as cinzas 49 têm uma densidade menor do que o líquido 142 e, portanto, são coletadas na superfície do líquido 142 na porção de topo 144 do receptáculo 140. Por outro lado, o aditivo 24, que tem uma densidade 20 mais alta do que o líquido 142, afunda da direção de uma porção de fundo 146 do receptáculo de separação 140. Em determinadas realizações, após a separação, as cinzas 49 podem ser decantadas da porção de topo 144 do receptáculo 140 para remover uma corrente de cinzas 148. Além disso, em determinadas realizações, o receptáculo 140 pode ser lavado com um líquido 25 adicional 142 para produzir a corrente de cinzas 148 e uma corrente de reciclagem de aditivo molhado 150. Por exemplo, o receptáculo 140 pode ser preenchido com o líquido 142 seguido por um tempo de residência durante o qual o se permite que aditivo 24 e as cinzas 49 se separem. Após o tempo de residência, o receptáculo 140 pode, então, ser lavado com o líquido adicional 142 para forçar os componentes separados para fora do receptáculo 140 para produzir as correntes 148 e 150.
A corrente de cinzas 148 pode ser enviada para, como exemplo, uma instalação de tratamento de líquido para gerar líquido fresco para o processo de separação ou para outros propósitos. A corrente de reciclagem de aditivo molhado 150 pode ser direcionada para uma unidade de secagem 152. Na unidade de secagem 152, a corrente de reciclagem de aditivo molhado 150 pode ser seca com o uso de calor a partir de uma ou mais fontes, como a partir do gás produtor 18, da primeira mistura de gás 36, os gases de escape 100, 102 ou uma combinação desses. De acordo com determinadas realizações, a corrente de reciclagem de aditivo molhado 150 pode ser aquecida diretamente, como através de um fluxo de contracorrente ou indiretamente, como em um trocador de calor ou um tambor de flash incluído na unidade de aquecimento 152. Como a corrente de reciclagem de aditivo molhado 150 inicia a secagem, o líquido 142 evapora para formar a corrente 154 ou, de outro modo, separada, do aditivo 24. Em determinadas realizações, a corrente 154 é resfriada a líquido e pode ser reciclada para o receptáculo de separação 140 e usada como líquido de composição. O aditivo seco sai da unidade de aquecimento 152 como a alimentação de reciclagem de aditivo 50.
A alimentação de reciclagem de aditivo 50 a partir da unidade de aquecimento 152 pode, então, ser proporcionada ao sistema de preparação de matéria-prima 20. Além disso, em determinadas realizações, a alimentação de reciclagem de aditivo 50 a partir da unidade de aquecimento 152 pode ser 25 proporcionada diretamente para o gaseificador 28 através do conduto 51. Ademais, em determinadas realizações, a unidade de aquecimento 152 pode ser omitida e a corrente de reciclagem de aditivo molhado 150 que sai do receptáculo de separação 140 pode ser proporcionada diretamente ao sistema de preparação de matéria-prima 20 em que a mesma pode ser subsequentemente seca com outros materiais de matéria-prima com o uso do gás de escape 100 (Figura 1).
A Figura 5 representa uma realização do sistema de reciclagem de aditivo 42 que inclui um receptáculo de separação eletrostático 160 para remover as partículas carregadas na primeira mistura de gás 36. Por exemplo, embora não se deseje ligação a teoria, acredita-se que determinadas moléculas podem, como resultado de determinados processos catalíticos (por exemplo, craqueamento de alcatrão), ser eletrostaticamente carregadas enquanto a primeira mistura de gás 36 sai do gaseificador 28. Essas moléculas podem incluir, como exemplo, moléculas de alcatrão que foram craqueadas e/ou aditivos 24 (por exemplo, catalisadores) que foram uma parte de determinados processos (por exemplo, processos catalíticos). De fato, acredita- se que moléculas craqueadas e catalisadores de craqueamento de alcatrão podem estar presentes em forma iônica. Por conseguinte, o receptáculo de separação eletrostático 160 pode separar essas moléculas carregadas a partir das moléculas não carregadas por meio de um campo elétrico e/ou magnético.
Como exemplo, o receptáculo de separação eletrostático 160 pode usar uma carga eletrostática para atrair as partículas carregadas 161 para 20 uma superfície interna 162 do receptáculo 160. Como a superfície interna 162 do receptáculo torna-se revestida com as partículas carregadas 161 ou alcança um nível desejado de revestimento, o receptáculo 160 pode descarregar as partículas 161 como uma corrente carregada 164. A corrente carregada 164 pode ser enviada ao sistema de separação de aditivo 48, em que a corrente 25 164 pode ser processada conforme descrito acima em relação às Figuras 2 a 4 para separar as cinzas 49 do aditivo 24 e gerar a corrente de reciclagem do aditivo 50. O receptáculo de separação eletrostático 160 pode operar em um modo substancialmente contínuo ou em um modo de lote. De acordo com determinadas realizações, dois ou mais receptáculos de separação eletrostáticos 160 podem ser empregados para separar as partículas carregadas 161 da mistura de gás 36. Nessas realizações, quando o sistema é operado em modo de lote, um receptáculo de separação eletrostático 160 pode 5 ser operativo para separar as partículas carregadas a partir da mistura de gás 36, enquanto outro receptáculo de separação eletrostático 160 é retirado para remover as partículas carregadas que foram coletadas na superfície interna 162.
Conforme se observa acima, o receptáculo de separação eletrostático 160 pode usar um campo elétrico e/ou magnético para a separação da partícula carregada 161. A separação, portanto, pode ser com base em carga, razão de massa para carga, momento magnético, suscetibilidade magnética, momento dipolar, momento quadripolar, constante dielétrica ou similares. Como exemplo de realizações em que o receptáculo de separação eletrostático 160 usa um campo elétrico, o receptáculo 160 pode alojar uma ou mais placas carregadas através das quais um potencial pode ser colocado. O potencial pode fazer com que as partículas carregadas 161 divirjam da trajetória de fluxo principal da primeira mistura de gás 36 para a superfície interna 162. Como exemplo de outro campo elétrico, uma pluralidade de placas carregadas pode ser colocada em uma seção do receptáculo 160, como na trajetória de fluxo principal da primeira mistura de gás 36 criando, desse modo, uma ou mais trajetórias de fluxo divergentes for as partículas carregadas 161. As trajetórias de fluxo divergentes podem fazer fluir as partículas carregadas 161 contra a superfície interna 162, que pode fazer com que as mesmas revistam a superfície interna 162 e se separem da primeira mistura de gás 36.
Como exemplo das realizações em que o receptáculo de separação eletrostático 160 usa a separação magnética, o receptáculo 160 pode incluir um ou mais ímãs permanentes, como bobinas supercondutoras enroladas ao redor de uma forquilha. Como uma corrente flui através das bobinas em uma voltagem, um campo magnético que tem uma direção e magnitude pode ser formado. A direção e magnitude podem afetar as partículas carregadas, de um modo que as trajetória de fluxo das mesmas são, pelo menos parcialmente, afetadas pela direção e magnitude do campo.
Em outra realização, o aditivo 24 pode incluir um suporte de óxido sólido (por exemplo, partículas de um óxido sólido em que um catalisador é revestido) ou outro suporte (por exemplo, um suporte de nanopartícula) que pode ser magnetizado ou tem uma suscetibilidade magnética. Por exemplo, o 10 suporte pode ser partículas de material de suporte revestidas com ou incluindo materiais ferromagnéticos, como nanopartículas ferromagnéticas. Quando esses aditivos 24 entram no receptáculo de separação eletrostático 160, os mesmos podem encontrar o campo magnético, que faz com que os mesmos sejam atraídos para pelo menos uma porção da superfície interna 162 do 15 receptáculo 160. De fato, deve-se observar que a trajetória de fluxo das partículas carregadas 161 (ou das partículas magnéticas) pode ser afetada pela natureza do campo magnético. Por exemplo, um campo magnético dipolar que tem uma direção de rede pode ser usado para conduzir as partículas carregadas para uma porção da superfície interna 162. Em outro exemplo, um 20 campo magnético quadripolar que tem uma orientação geralmente anular pode ser usado para fazer com que as partículas carregadas sejam coletadas de uma maneira substancialmente regular na superfície interna 162.
Nas realizações descritas acima, como as partículas carregadas fluem contra a superfície interna 162, que também podem ser 25 eletrostaticamente carregadas, as partículas podem revestir a superfície 162 até que um nível desejado de revestimento tenha sido obtido. Em seguida, a corrente carregada de partículas 164 pode ser descarregada do receptáculo 160 para gerar a corrente de reciclagem do aditivo 50 que é enviada ao sistema de preparação de matéria-prima 20.
Deve-se observar que as realizações descritas acima podem ser usadas juntas ou separadamente. Por exemplo, o sistema 10 da Figura 1 pode ser usado em conjunção com as realizações do gaseificador de biomassa 28 representadas na Figura 2. De acordo com determinadas realizações, o gaseificador de biomassa 28 da Figura 1 pode usar os leitos de catalisador fixos 112, 114 e/ou o controlador 110 para ajustar a composição do gás produtor gerado pelo gaseificador de biomassa 28, por exemplo, para gerar gás produtor que tem uma concentração de alcatrão reduzida. Adicionalmente, as realizações do sistema de reciclagem de aditivo representadas nas Figuras 3, 4 e 5 podem ser usadas em conjunção com o gaseificador de biomassa 28 que não tem leitos de catalisador fixos, um único leito de catalisador fixo ou múltiplos leitos de catalisador fixos para reciclar o catalisador ativo e para gerar gás produtor com níveis de alcatrão reduzidos. Além disso, o controlador 110 descrito em relação à Figura 2 pode ser usado em conjunção com qualquer uma das realizações contempladas até o momento para facilitar a operação de qualquer um dos sistemas descritos. Por exemplo, o controlador 110, adicionalmente a ou em vez de controlar vários parâmetros operacionais do gaseificador de biomassa 28, pode controlar a operação de vários recursos de reciclagem do aditivo para automatizar determinadas operações, como o sistema de preparação de matéria-prima 20 das Figuras 1 a 5, o ciclone 130 da Figura 3, o receptáculo de separação 140 e a unidade de aquecimento 152 da Figura 4 e/ou o receptáculo de separação eletrostático 160 da Figura 5. De fato, a presente descrição se destina a contemplar todas as combinações das realizações descritas no presente documento.
Conforme descrito acima, as realizações descritas proporcionam sistemas para o tratamento de gás produtor no gaseificador de biomassa, por exemplo, para reduzir a concentração de alcatrão do gás produtor. Esses sistemas podem proporcionar vantagens técnicas sobre o uso de ciclones, unidades de purificação aquosas e/ou filtros sozinhos para a purificação de gás produtor. Por exemplo, os sistemas podem permitir que o alcatrão contido na mistura de gás seja craqueado em um gaseificador, que também possibilita que 5 as moléculas craqueadas sejam gaseificadas substancialmente de imediato. Tal gaseificação imediata pode aumentar a eficiência da central em comparação com sistemas de craqueamento a jusante, como aqueles que usam unidades de craqueamento de alcatrão dispostas a jusante do gaseificador. Em tais sistemas de craqueamento a jusante, tubulações e 10 condutos adicionais podem ser necessários para transportar as moléculas craqueadas de volta para o gaseificador. Portanto, as presentes realizações evitam tal equipamento adicional, o que pode reduzir os custos associados com a construção e a operação de instalações de gaseificação de biomassa. Por conseguinte, as realizações descritas acima podem fornecer determinadas 15 vantagens técnicas como rendimento aumentado, eficiência da central aumentada e/ou gás produtor que tem menores concentrações de alcatrão, dentre outros, sobre os sistemas existentes.
Essa descrição escrita usa exemplos para descrever a invenção, incluindo o melhor modo e também para possibilitar que qualquer pessoa 20 versada na técnica coloque a invenção em prática, incluindo produzir e usar quaisquer dispositivos ou sistemas e realizar quaisquer métodos incorporados. O escopo patenteável da invenção é definido pelas reivindicações e pode incluir outros exemplos que ocorram para aqueles versados na técnica. Tais outros exemplos se destinam a estar dentro do escopo das reivindicações se 25 tiverem elementos estruturais que não sejam diferentes da linguagem literal das reivindicações, ou se os mesmos incluírem elementos estruturais equivalentes com diferenças insubstanciais da linguagem literal das reivindicações.

Claims (15)

1. SISTEMA DE GASEIFICAÇÃO DE BIOMASSA (10), que compreende: um sistema de preparação de matéria-prima (20) configurado para gerar uma matéria-prima da biomassa (16) que compreende um combustível de biomassa (22) e um aditivo de craqueamento de alcatrão (24); um gaseificador (28) configurado para receber a matéria-prima da biomassa (16) e gaseificar o combustível de biomassa (22) na presença do aditivo de craqueamento de alcatrão (24) para gerar a primeira (36) e segunda misturas (46), em que a primeira mistura (36) compreende um gás produtor (18) e uma primeira porção do aditivo de craqueamento de alcatrão (24) e a segunda mistura (46) compreende uma segunda porção do aditivo de craqueamento de alcatrão (24) e cinzas; e um sistema de reciclagem de aditivo (42) configurado para gerar uma alimentação de aditivo reciclada (50) para o sistema de preparação de matéria-prima (20), em que a alimentação de aditivo reciclada (50) compreende a primeira porção do aditivo de craqueamento de alcatrão (24) ou a segunda porção do aditivo de craqueamento de alcatrão (24) ou uma combinação dos mesmos.
2. SISTEMA, de acordo com a reivindicação 1, em que o sistema de reciclagem de aditivo (42) compreende uma unidade de separação (44) configurada para receber a segunda mistura (46) a partir do gaseificador (28) e para separar a segunda porção do aditivo de craqueamento de alcatrão (24) a partir das cinzas.
3. SISTEMA, de acordo com a reivindicação 1, em que o sistema de reciclagem de aditivo (42) compreende uma unidade de separação (44) configurada para receber a primeira mistura (36) a partir do gaseificador (28) e para separar a primeira porção do aditivo de craqueamento de alcatrão (24) a partir do gás produtor (18).
4. SISTEMA, de acordo com a reivindicação 1, em que o sistema de reciclagem de aditivo (42) compreende um receptáculo carregado (160) configurado para receber a primeira mistura (36) a partir do gaseificador (28) e para separar a primeira porção do aditivo de craqueamento de alcatrão (24) a partir do gás produtor (18) com base na carga.
5. SISTEMA, de acordo com a reivindicação 1, em que o sistema de preparação de matéria-prima (20) é configurado para direcionar a alimentação de aditivo reciclada (50) e a matéria-prima da biomassa (16) no gaseificador (28) através de uma entrada de ar aberta (30).
6. SISTEMA, de acordo com a reivindicação 1, em que o sistema de preparação de matéria-prima (20) é configurado para direcionar a alimentação de aditivo reciclada (50) em injetores (32) configurados para direcionar o ar em uma zona de reação (34) do gaseificador (28).
7. SISTEMA DE GASEIFICAÇÃO DE BIOMASSA, que compreende: um gaseificador (28) configurado para gaseificar uma matéria- prima da biomassa (16) em uma zona de reação (34) do gaseificador de biomassa (28) para gerar uma primeira mistura (36) que compreende gás produtor (18) e alcatrão; um primeiro leito de*catalisador fixo (112) que compreende um primeiro catalisador de craqueamento de alcatrão, em que o primeiro leito de catalisador fixo (112) é disposto na zona de reação (34) e é configurado para realizar o craqueamento do alcatrão na primeira mistura (36) para produzir uma segunda mistura (116) que compreende o gás produtor (18) e o alcatrão restante; um segundo leito de catalisador fixo (114) que compreende um segundo catalisador de craqueamento de alcatrão, em que o segundo leito de catalisador fixo (114) é disposto no gaseificador (28) a jusante da zona de reação (34) e é configurado para realizar o craqueamento de alcatrão restante na segunda mistura (116).
8. SISTEMA, de acordo com a reivindicação 7, em que cada um dentre o primeiro catalisador de craqueamento de alcatrão e o segundo catalisador de craqueamento de alcatrão compreende dolomita, olivina, um catalisador à base de níquel, um ou mais metais alcalinos terrosos ou um ou mais zeólitos ou uma combinação dos mesmos.
9. SISTEMA, de acordo com a reivindicação 7, em que o primeiro catalisador de craqueamento de alcatrão e o segundo catalisador de craqueamento de alcatrão compreendem o mesmo catalisador.
10. SISTEMA, de acordo com a reivindicação 7, em que o gaseificador (28) compreende uma seção de fluxo ascendente (115) configurada para mudar uma direção de fluxo da segunda mistura (116) para direcionar a segunda mistura (116) para uma saída (38) do gaseificador de biomassa (28) e em que o segundo leito de catalisador fixo (114) é disposto na seção de fluxo ascendente (115).
11. SISTEMA, de acordo com a reivindicação 7, que compreende: um sistema de preparação de matéria-prima (20) configurado para misturar um combustível de biomassa (22) com um aditivo (24) para gerar a matéria-prima da biomassa (16); e um sistema de reciclagem de aditivo (24) configurado para receber pelo menos uma porção do aditivo (24) do gaseificador (28) e para gerar uma alimentação de aditivo reciclada (50) para o sistema de preparação de matéria-prima (20).
12. SISTEMA, de acordo com a reivindicação 11, em que o gaseificador (28) compreende uma entrada (32) disposta próxima da zona de reação (34) e a entrada é configurada para injetar ar e o aditivo (24) na zona de reação (34).
13. SISTEMA, de acordo com a reivindicação 11, em que o sistema de reciclagem de aditivo (42) compreende um receptáculo eletrostaticamente carregado (160) que tem uma parede interna, o receptáculo eletrostaticamente carregado (160) é configurado para receber a primeira mistura (36) e a segunda mistura (116), e a primeira mistura (36) tem as partículas carregadas que resultam do craqueamento de alcatrão, sendo que cada um dentre as partículas carregadas compreendem cinzas, moléculas craqueadas e moléculas de catalisador tem uma carga eletrostática, e o receptáculo eletrostaticamente carregado (160) é configurado para atrair as partículas carregadas para a parede interna para remover as partículas carregadas a partir da primeira mistura.
14. SISTEMA, de acordo com a reivindicação 11, em que o sistema de reciclagem do aditivo (24) compreende um receptáculo de separação (140) configurado para separar, com o uso de um meio líquido, o aditivo de craqueamento de alcatrão (24) a partir das cinzas para produzir uma corrente de reciclagem de aditivo molhado (150) que compreende o meio líquido e o aditivo (24), e o sistema de reciclagem de aditivo (42) compreende uma unidade de secagem (152) configurada para secar a corrente de reciclagem de aditivo molhado (150) com calor gerado por uma corrente de gás produtor (18) ou uma corrente de gás de escape (100) gerada por um motor do sistema (10).
15. SISTEMA, de acordo com a reivindicação 11, em que o sistema de reciclagem de aditivo (42) compreende um ciclone (130) configurado para separar o aditivo (24) das cinzas.
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