BR112014014984B1

BR112014014984B1 - método para gerar gás de síntese, método para gerar hidrocarbonetos sintéticos funcionalizados e/ou não funcionalizados, aparelho para gerar gás de síntese, e aparelho para transformar gás de síntese em hidrocarbonetos sintéticos funcionalizados e/ou não funcionalizados

Info

Publication number: BR112014014984B1
Application number: BR112014014984-4A
Authority: BR
Inventors: Olaf Kühl
Original assignee: CCP Technology GmbH
Priority date: 2011-12-20
Filing date: 2012-12-20
Publication date: 2020-11-17
Also published as: PH12014501550B1; AU2012359146B2; PE20141694A1; HUE025955T2; SG10201508377PA; EP2794466A1; US10166521B2; CA2840297C; HRP20151090T1; MX2014007344A; IL233210A0; CY1118509T1; SG11201403430QA; MY170963A; NZ625675A; DK2794466T3; EA027057B1; KR101658512B1; EA201491220A1; KR101599374B1

Abstract

MÉTODO PARA GERAR GÁS DE SÍNTESE, MÉTODO PARA GERAR HIDROCARBONETOS SINTÉTICOS FUNCIONALIZADOS E/OU NÃO FUNCIONALIZADOS, APARELHO PARA GERAR GÁS DE SÍNTESE, E APARELHO PARA TRANSFORMAR GÁS DE SÍNTESE EM HIDROCARBONETOS SINTÉTICOS FUNCIONALIZADOS E/OU NÃO FUNCIONALIZADOS. Um método e um aparelho para gerar gás de síntese usando hidrocarbonetos e água são descritos. Em modalidades adicionais do método e do aparelho, gases de síntese tendo qualquer razão desejada de CO/hidrogênio e/ou hidrocarbonetos sintéticos funcionalizados e/ou não funcionalizados são gerados. Com este método, um fluido contendo hidrocarboneto pode ser transformado em um gás de síntese tendo o teor de hidrogênio variável sem gerar quantidades significativas de CO2. Além disso, o hidrogênio e diferentes formas de carbono podem ser obtidos como subprodutos.

Description

[0001] A presente invenção se refere a um processo e um sistema para gerar gás de sintese a partir de hidrocarbonetos e água.

[0002] Partes significativas da economia mundial são baseadas em petróleo bruto como matéria-prima ou como fonte de energia. Deste modo, Combustivel Otto e Diesel para o transporte individual e de mercadorias, óleo pesado para navios e como combustivel para usinas de energia elétrica bem como óleo leve para o aquecimento de casas de familia são produzidos a partir de petróleo bruto. Além disso, muitas matéria-prima para a indústria quimica são derivadas, diretamente ou indiretamente, a partir do petróleo bruto. No momento, esforços significativos são realizados para substituir os derivados do petróleo bruto por outras matéria- prima ou processos alternativos. Em um setor de energia, o gás natural e as energias renováveis são usadas em vez do petróleo bruto na operação de usinas de energia. Motores elétricos, motores a gás natural e células de combustivel de hidrogênio são testados para aplicações no trânsito, mas não poderiam ser estabelecidos comercialmente.

[0003] Há tentativas de produzir derivados do petróleo a partir de gás natural ou carvão em escala industrial. Por exemplo, processos para a transformação do gás natural em combustíveis liquidos são conhecidos (os chamados processos gás-liquidos ou GTL). Todavia, estes processos envolvem geralmente emissões significativas de CO2 e altos custos. Além disso, eles não são usualmente capazes de fornecer hidrogênio independentemente de CO ou C02. Portanto, estas tentativas são usualmente limitadas, devido a razões econômicas e ecológicas, a algumas aplicações isoladas.

[0004] O gás de sintese, ou abreviado syngas, é uma mistura de gás de monóxido de carbono e hidrogênio que também pode conter dióxido de carbono. Por exemplo, o syngas é gerado pela gaseificação do combustível contendo carbono em um produto gasoso, o syngas, tendo um certo valor calorífico. O gás de sintese tem aproximadamente 50% da densidade de energia do gás natural. O gás de sintese pode ser queimado e deste modo usado como uma fonte de combustível. O gás de sintese pode também ser usado como um produto intermediário na geração de outros produtos quimicos. Por exemplo, o gás de sintese pode ser gerado pela gaseificação do carvão ou residuo. Na geração do gás de sintese, o carbono pode reagir com a água, ou um hidrocarboneto pode reagir com oxigênio. Existem tecnologias comercialmente disponíveis para processar gás de sintese a fim de gerar gases industriais, fertilizantes, quimicos e outros produtos quimicos. Entretanto, tecnologias mais conhecidas (por exemplo, reação de deslocamento de água) para a geração e transformação do gás de sintese têm o problema que a sintese da quantidade requerida de hidrogênio causa a geração de uma quantidade maior de CO2 excedente que é finalmente emitido para a atmosfera como um gás prejudicial do clima. Uma outra tecnologia conhecida para a produção de gás de sintese, a oxidação parcial do metano de acordo com a equação 2 CH4 + O2 -> 2 CO + 4 Ü2 pode alcançar a razão máxima de HSÍCO de 2,0. Entretanto, a desvantagem é o uso de oxigênio puro, que é a energia intensamente produzida.

[0005] Portanto, um primeiro problema a ser resolvido pela invenção é transformar um fluido contendo hidrocarboneto em gás de sintese com um teor de hidrogênio variável, sem gerar quantidades significativas de CO2.

[0006] O problema é resolvido através de métodos de acordo com as reivindicações 1, 14 e 15 bem como através do aparelho de acordo com as reivindicações 19 e 28. Modalidades adicionais podem ser derivadas das reivindicações dependentes.

[0007] Em particular, um método para gerar gás de sintese compreende decompor um fluido contendo hidrocarboneto em carbono e hidrogênio por meio de introdução de energia que é pelo menos parcialmente fornecida por aquecimento, em que o carbono e o hidrogênio têm uma temperatura de pelo menos 200°C após a etapa de decomposição. Uma porção do carbono gerado pela etapa de decomposição é então colocada em contato com a água a uma temperatura entre 800 e 1700 °C, em que o carbono gerado pela etapa de decomposição esfria não mais que 50% em °C com relação à sua temperatura após a etapa de decomposição ao colocar o carbono em contato com a água. No presente documento, pelo menos uma porção da água, junto com o carbono gerado pelo processo de separação, é transformada em gás de sintese. Este método permite a transformação de um fluido contendo hidrocarboneto em gás de sintese tendo um teor de hidrogênio variável, sem gerar quantidades significativas de CO2. De uma forma vantajosa, pelo menos parte da energia requerida para fornecer o carbono (pela separação de um hidrocarboneto), é introduzida na forma de aquecimento para a transformação. Adicionalmente, hidrogênio e diferentes variedades de carbono podem ser produzidas como subprodutos.

[0008] Isto é particularmente verdade, se a etapa de decomposição ocorre a uma temperatura mais de 1000°C e o carbono é colocado em contato com a água a uma temperatura de pelo menos 1000 °C, particularmente a uma temperatura entre 1000°C e 1200°C, uma vez que neste caso nenhuma ou uma menor quantidade adicional de precisa ser fornecida para a transformação. De preferência, o aquecimento requerido para alcançar a temperatura de 800 a 1700°C (particularmente de 1000°C a 1200°C) para a transformação é essencialmente completamente fornecido pelo aquecimento que é usado para a separação do fluido contendo hidrocarboneto. No presente documento, essencialmente completamente significa que pelo menos 80%, especificamente pelo menos 90% do aquecimento requerido se origina da etapa de decomposição.

[0009] Em uma modalidade, o carbono obtido na etapa de decomposição e o hidrogênio obtido na etapa de decomposição são ambos juntamente colocados em contato com a água. O hidrogênio não compromete a transformação e pode servir como uma substância adicional de transferência de calor. Isto é particularmente vantajoso, se o carbono e o hidrogênio têm uma temperatura de 1000°C (uma temperatura de transformação preferida) ou acima. Neste caso, o gás após a transformação não é o gás puro de água, mas um gás de sintese com uma razão de mistura diferente.

[0010] Alternativamente, o carbono obtido a partir da etapa de decomposição pode ser separado a partir do hidrogênio obtido a partir da etapa de decomposição antes da etapa de colocar o carbono em contato com a água.

[0011] A fim de aumentar a eficiência de energia do método, pelo menos uma porção do aquecimento de pelo menos uma porção do carbono e/ou uma porção do hidrogênio obtido a partir da etapa de decomposição, pode ser usada para aquecer a água antes da etapa de colocar a água em contato com o carbono e/ou pode ser usada para aquecer a câmara do processo, em que a água é colocada em contato com o carbono. Neste sentido, deve ser notado que o gás de sintese tem uma temperatura de 800 a 1700°C após a transformação e que pelo menos parte de seu calor pode ser usado para pré-aquecer a água antes da etapa de colocar a água em contato com o carbono. É também possivel que pelo menos parte do calor de pelo menos uma porção do carbono e/ou do hidrogênio obtida a partir da etapa de decomposição, e/ou uma porção do gás de sintese após a transformação pode ser usada para gerar eletricidade que pode ser usada como portador de energia para introduzir energia para a etapa de decomposição do fluido contendo hidrocarboneto.

[0012] De preferência, a energia para decompor o hidrocarboneto é primariamente introduzida via a plasma. Este é um método particularmente direto e deste modo eficiente para introduzir energia. De preferência, a etapa de decomposição é realizada em um reator Kvaerner que permite a decomposição continua de um fluxo de hidrocarbonetos.

[0013] No método para gerar um gás de sintese, hidrogênio adicional e/ou monóxido de carbono e/ou ainda gás de sintese pode ser adicionado ao gás de sintese a fim de obter uma composição desejada. No caso de colocar ambos carbono e hidrogênio em contato com a água, pode ser particularmente útil adicionar monóxido de carbono adicional ao gás de sintese a fim de reduzir a razão CO/H2. Durante a etapa de colocar essencialmente carbono puro em contato com a água, pode ser útil adicionar monóxido de carbono adicional a fim de aumentar a razão CO/H2. Em particular, é possível misturar os fluxos de dois gases de síntese gerados separadamente de acordo com o método acima mencionado (um com e o outro sem a separação prévia do carbono e do hidrogênio) a fim de obter uma razão desejada da mistura de CO/ H2.

[0014] De preferência, o hidrogênio adicional se origina da etapa de decomposição de um fluido contendo hidrocarboneto em carbono e hidrogênio pela introdução de energia que é pelo menos parcialmente realizada pelo calor. Portanto, a etapa de decomposição pode fornecer o carbono necessário para a transformação carbono-água e hidrogênio necessário em uma etapa. Em uma modalidade, pelo menos uma porção do hidrogênio é gerado pela etapa de decomposição de um fluido contendo hidrocarboneto a uma temperatura abaixo de 1000°C, especificamente abaixo de 600°C, por meio de um plasma de micro-ondas. Onde o hidrogênio adicional (mais que a quantidade que é obtida pela produção do carbono necessário para a transformação carbono-água) é requerido para obter uma razão específica de mistura de um gás de síntese, é preferido gerar o dito hidrogênio de uma forma eficiente de energia a baixas temperaturas de um fluido contendo hidrocarboneto. De preferência, a razão de CO para hidrogênio no gás de síntese é ajustada para um valor entre 1:1 e 1:3, especificamente para um valor de 1:2,1.

[0015] Em um método para gerar hidrocarbonetos sintéticos funcionalizados e/ou não funcionalizados, em uma primeira etapa, um gás de sintese é gerado, como descrito acima, e o gás de sintese é colocado em contato com um catalisador adequado a fim de causar transformação do o gás de sintese em hidrocarbonetos sintéticos funcionalizados e/ou não funcionalizados, em que a temperatura do catalisador e/ou o gás de sintese é estabelecida ou regulada para uma faixa de temperatura pré-definida. Deste modo, o gás de sintese pode ser gerado misturando CO com hidrogênio, ou antes ou quando colocados em contato com o catalisador.

[0016] Em uma modalidade, a transformação do gás de sintese é realizada por um processo Fischer-Tropsch, especificamente um processo SMDS. Alternativamente, a transformação do gás de sintese pode ser realizada por um processo Bergius-Pier, um processo Pier ou uma combinação de um processo Pier com um processo MtL. É a escolha do processo, que determina amplamente a natureza dos hidrocarbonetos sintéticos funcionalizados e/ou não funcionalizados.

[0017] De preferência, o fluido contendo hidrocarboneto a ser decomposto é gás natural, metano, gás úmido, óleo pesado, ou uma mistura destes.

[0018] O aparelho para gerar gás de sintese compreende um conversor de hidrocarboneto para decompor um fluido contendo hidrocarboneto em carbono e hidrogênio, em que o conversor de hidrocarboneto compreende pelo menos uma câmara do processo tendo pelo menos uma entrada para um fluido contendo hidrocarboneto e pelo menos uma saida para carbono e/ou hidrogênio e pelo menos uma unidade para introduzir energia na câmara do processo, a energia consistindo pelo menos parcialmente de calor. Ainda o aparelho compreende um conversor de C para a transformação da água e do carbono, o conversor de C compreendendo pelo menos uma câmara adicional do processo tendo pelo menos uma entrada para água, pelo menos uma entrada para pelo menos o carbono e pelo menos uma saida, em que a entrada para pelo menos o carbono está diretamente conectada a pelo menos uma saida do conversor de hidrocarboneto. No presente documento, o termo "diretamente conectado" descreve que o carbono saindo do conversor de hidrocarboneto não resfria mais que 50% de sua temperatura em °C, de preferência não mais que 20%, no seu caminho para o conversor de C sem a utilização de energia adicional para aquecer o carbono. Uma unidade separada, que separa o carbono do hidrogênio, pode ser fornecida entre o local da etapa de decomposição e pelo menos uma saida do conversor de hidrocarboneto. Esta unidade pode formar parte do conversor de hidrocarboneto ou pode estar localizada fora do conversor de hidrocarboneto como uma unidade separada. Uma unidade separada entre a saida do conversor de hidrocarboneto e a entrada de um conversor de C não compromete uma conexão direta desde que a condição acima é satisfeita.

[0019] De preferência, pelo menos uma unidade para introduzir energia na câmara do processo é construída de tal forma que é capaz de pelo menos localmente gerar temperaturas acima de 1000°C, especificamente acima de 1500°C. Em uma modalidade, que pelo menos uma unidade para introduzir energia na câmara do processo é uma unidade de plasma. Particularmente, se a temperatura de decomposição é para ser mantida abaixo de 1000°C, que pelo menos uma unidade para introduzir energia na câmara do processo de preferência compreende uma unidade de plasma de micro-ondas.

[0020] Para uma modalidade particularmente simples do aparelho, a câmara do processo do conversor de C é formada por um tubo de saida do conversor de hidrocarboneto que está ligado a um tubo de fornecimento para a água.

[0021] Em uma modalidade da invenção, uma unidade de separação para separar o carbono e o hidrogênio gerado pela decomposição é fornecida nas proximidades do conversor de hidrocarboneto, e saidas separadas da unidade de separação são fornecidas para os materiais separados, em que a saida para o carbono está conectada ao conversor de C.

[0022] De preferência, o conversor de hidrocarboneto é um reator Kvaerner que pode fornecer a temperatura necessária para uma separação continua de um fluido contendo hidrocarboneto por periodos longos de operação.

[0023] Para uma geração simples e eficiente de um gás de sintese tendo uma razão de mistura variável, o aparelho pode compreender pelo menos um tubo de alimentação separado para o fornecimento de hidrogênio e/ou carbono e/ou uma gás de sintese separado no conversor de C ou uma câmara de mistura a jusante.

[0024] Em uma modalidade, o aparelho para gerar gás de sintese compreende pelo menos um conversor de hidrocarboneto adicional para decompor um fluido contendo hidrocarboneto em carbono e hidrogênio. Pelo menos um conversor de hidrocarboneto adicional de novo compreende pelo menos uma câmara do processo tendo pelo menos uma entrada para o fluido contendo hidrocarboneto, pelo menos uma unidade para introduzir energia na câmara do processo, em que a energia pelo menos parcialmente consiste de calor, e uma unidade de separação para separar o carbono do hidrogênio, que foram obtidos pela decomposição, a unidade de separação tendo saidas separadas para carbono e hidrogênio, em que a saida para hidrogênio está conectada um tubo de alimentação separado para hidrogênio. Por razões de eficiência energética, pelo menos um conversor de hidrocarboneto adicional é de preferência do tipo que realiza a decomposição a temperaturas abaixo de 1000°C, especificamente abaixo de 600°C, por meio de um plasma de micro-ondas.

[0025] O aparelho para a transformação de um gás de sintese em hidrocarbonetos sintéticos funcionalizados e/ou não funcionalizados compreende um aparelho para gerar gás de sintese do tipo especificado acima e um conversor de CO. O conversor de CO compreende a câmara do processo equipada com um catalisador, meio para colocar o gás de sintese em contato com o catalisador, e uma unidade de controle para controlar ou regular a temperatura do catalisador e/ou o gás de sintese para uma temperatura pré-determinada. Deste modo, partes do aparelho para gerar um gás de sintese podem ser integradas no conversor de CO, por exemplo, a câmara de mistura para CO e hidrogênio adicional, carbono e/ou um outro gás de sintese. Em uma modalidade, o conversor de CO compreende um conversor Fischer-Tropsch, particularmente um conversor SMDS. Alternativamente, o conversor de CO pode compreender um conversor Bergius-Pier, um conversor Pier ou uma combinação de um conversor Pier e um conversor MtL. É também possivel que vários conversores de CO do mesmo ou de diferentes tipos estão presentes no aparelho.

[0026] De preferência, o aparelho compreende uma unidade de controle para controlar ou regular a pressão do gás de sintese dentro do conversor de CO.

[0027] Abaixo a invenção é explicada em mais detalhes com referência a certas modalidades e desenhos, em que

[0028] Fig. 1 é uma representação esquemática de uma planta para gerar gás de sintese;

[0029] Fig. 2 é uma representação esquemática de uma planta alternativa para gerar gás de sintese;

[0030] Fig. 3 é uma representação esquemática de uma planta para gerar hidrocarbonetos funcionalizados e/ou não funcionalizados;

[0031] Fig. 4 é uma representação esquemática de uma outra planta para gerar hidrocarbonetos funcionalizados e/ou não funcionalizados de acordo com uma outra modalidade;

[0032] Fig. 5 é uma representação esquemática de uma planta para gerar hidrocarbonetos funcionalizados e/ou não funcionalizados de acordo com uma outra modalidade;

[0033] Fig. 6 é uma representação esquemática de uma planta para gerar hidrocarbonetos funcionalizados e/ou não funcionalizados de acordo com uma outra modalidade;

[0034] Fig. 7 é uma representação esquemática de uma planta para gerar gás sintético de acordo com uma outra modalidade; e

[0035] Fig. 8 é uma representação esquemática de uma planta para gerar hidrocarbonetos funcionalizados e/ou não funcionalizados de acordo com uma outra modalidade.

[0036] Deve notar-se os termos topo, fundo, direita e esquerda bem como termos similares na descrição a seguir referem-se às orientações e arranjos, respectivamente, mostrados nas figuras e são apenas destinados a descrição das modalidades. Estes termos podem mostrar arranjos preferidos, mas não se limitando a eles. Além disso, nas diferentes figuras, os mesmos números de referência são usados para descrever as mesmas partes ou similares.

[0037] Na especificação seguinte, processos e aparelhos são descritos como lidando com materiais "quentes" ou realizando processos "quentes". Dentro do contexto desta descrição, a expressão "quente" deve descrever uma temperatura acima de 200°C e de preferência acima de 300°C.

[0038] O gás de sintese é qualquer gás que consiste principalmente de monóxido de carbono e hidrogênio. Um gás (de sintese) que consiste de quase partes iguais de monóxido de carbono e hidrogênio (1:1), é chamado de gás de água. A expressão gás de sintese, como usada no presente documento, engloba o gás de água como uma mistura especial de gás de sintese.

[0039] A Fig. 1 mostra esquematicamente uma planta 1 para gerar gás de sintese. A Fig. 1 também esclarece as etapas básicas do processo para a geração do gás de sintese de acordo com esta descrição.

[0040] A planta 1 para gerar gás de sintese compreende um conversor de hidrocarboneto 3 que compreende uma entrada de hidrocarboneto 4 e uma primeira saida de carbono 5, uma saida de hidrogênio 6 opcional bem como uma segunda saida de carbono 7 opcional. A planta 1 para a geração de gás de sintese ainda compreende um conversor de C 9 tendo uma entrada de água 10, uma saida de carbono 11 (também referida como entrada C) e uma saida de gás de sintese 12 (saída de gás de sintese). 0 conversor de hidrocarboneto 3 e o conversor de C 9 são arranjados de modo que a saída de carbono 5 do conversor de hidrocarboneto 3 está conectado a entrada de carbono 11 do conversor de C 9 via uma conexão direta 8, em que a saída 5 pode definir diretamente a entrada de carbono 11 do conversor de C 9. Deste modo, o carbono pode ser transportado diretamente do conversor de hidrocarboneto 3 para dentro do conversor de C 9.

[0041] O conversor de hidrocarboneto 3 é qualquer conversor de hidrocarboneto que possa transformar ou decompor hidrocarbonetos introduzidos em carbono e hidrogênio. O conversor de hidrocarboneto 3 compreende a câmara do processo tendo uma entrada para um fluido contendo hidrocarboneto, pelo menos uma unidade para introduzir a energia da decomposição no fluido e pelo menos uma saída. A energia da decomposição é fornecida pelo menos parcialmente pelo calor, que é, por exemplo, fornecido por um plasma. Todavia, a energia da decomposição pode também ser fornecida por outros meios e, se a decomposição é primariamente efetuada pelo calor, o fluido deve ser aquecido até acima de 1000°C e particularmente a uma temperatura acima de 1500°C.

[0042] Na modalidade descrita, um reator Kvaerner é usado, o qual fornece o aquecimento requerido por meio de um arco de plasma. Entretanto, outros reatores são conhecidos que operam a temperaturas mais baixas, particularmente abaixo de 1000°C, e introduzem energia adicional além de calor no hidrocarboneto, por exemplo, por meio de um plasma de micro-ondas. Como ainda é explicado abaixo, a invenção considera ambos os tipos de reatores (e também aqueles que operam sem plasma), em particular também ambos os tipos de reatores em combinação uns com os outros. Conversores de hidrocarboneto que operam a uma temperatura acima de 1000°C são referidos como reatores de alta temperatura, enquanto que aqueles conversores que operam a temperaturas abaixo de 1000°C, particularmente a temperaturas entre 200°C e 1000°C, são referidos como reatores de baixa temperatura.

[0043] Dentro do conversor de hidrocarboneto, hidrocarbonetos (CnHm) são decompostos em hidrogênio e carbono por meio de aquecimento e/ou um plasma. Estes hidrocarbonetos são de preferência introduzidos no reator como gases. Os hidrocarbonetos que são liquidos sob condições padrões podem ser vaporizados antes da introdução no reator ou podem ser introduzidos como micro-gotas. Ambas as formas são denotadas como os fluidos a seguir.

[0044] A decomposição dos hidrocarbonetos deve ser feito, se possivel, na ausência de oxigênio a fim de evitar a formação de óxidos de carbono ou água. Todavia, pequenas quantidades de oxigênio, que poderia ser introduzido junto com os hidrocarbonetos, não são prejudiciais para o processo.

[0045] O reator Kvaerner, descrito acima, decompõe um fluido contendo hidrocarbonetos em um queimador de plasma a altas temperaturas em carbono puro (por exemplo, como carvão ativado, negro de carbono, grafite ou fuligem industrial) e hidrogênio e, possivelmente, impurezas. O fluido contendo hidrocarbonetos usados como matéria prima para o conversor de hidrocarboneto 3 são por exemplo, metano, gás natural, biogases, gases úmidos ou óleo pesado. Entretanto, hidrocarbonetos sintéticos funcionalizados e/ou não funcionalizados podem também ser usados como matéria prima para o conversor de hidrocarboneto 3. Após a etapa inicial de decomposição, os elementos estão usualmente presentes como uma mistura, particularmente na forma de um aerossol. Esta mistura pode, como descrito abaixo, ser introduzido em um outro processo nesta forma ou a mistura pode ser separada nos seus elementos individuais em uma unidade de separação, que não é mostrada. No contexto deste pedido de patente, tal unidade de separação é considerada como parte do conversor de hidrocarboneto 3, embora a unidade de separação possa ser construida como uma unidade separada. Se nenhuma unidade de separação é fornecida, a saida de carbono 5 é a única saida do conversor de hidrocarboneto 3 e direciona a mistura (um aerossol) de carbono e hidrogênio diretamente no conversor de C 9. Se a unidade de separação é fornecida, o carbono, que é pelo menos parcialmente separado do hidrogênio, pode ser direcionado para dentro do conversor de C 9 usando a saida de carbono 5. 0 hidrogênio separado e, possivelmente, carbono adicional pode ser descarregado por meio das saidas 6 e 7 opcionais.

[0046] O conversor de C 9 pode ser qualquer conversor de C adequado que possa gerar gás de sintese (syngas) a partir do carbono (C) e água (H2O). Na modalidade da Fig. 1, dentro do conversor de C 9, a H2O é passada sobre o fluxo de carbono ou água é introduzida em um fluxo de carbono e hidrogênio e é misturada com o fluxo de modo a ser transformada de acordo com a equação quimica C + H2O -► CO + H2. NO conversor de C 9, ocorrem as seguintes reações: + c + H2O ->• co + H2 131,38 kJ/mol endotérmica CO + H2O -> CO2 + H2 - 41,19 kJ/mol exotérmica

[0047] No equilíbrio de Boudouard, ocorre na seguinte reação: 2 C + 02 - 2 CO + 172.58 kJ/mol endotérmica

[0048] Uma vez que todas as três reações estão em equilíbrio uma com a outra, o processo no conversor de C 9 ocorre de preferência a altas temperaturas de 800 a 1700°C, preferida de 1000 a 1200 °C, uma vez que a segunda reação seria dominante a temperaturas mais baixas, em que o aquecimento requerido para alcançar a temperatura acima é primariamente fornecido pelo material emitido a partir do conversor de hidrocarboneto 3, como é descrito em mais detalhe abaixo. Sob estas condições, a água (H2O) no conversor de C 9 é vapor, e a água pode já ser introduzida como vapor. O fornecimento de água durante a operação é controlado de modo que um excedente de água é evitado, de modo a evitar um resfriamento forte. Em caso de excesso de resfriamento no conversor de C 9, a reação 2 acima também seria dominante.

[0049] O conversor de CO2 9 opera melhor a altas temperaturas de 1000 a 1200°C a fim de reprimir a reação de deslocamento de água exotérmica CO + H2O ->• CO2 + H2 e deste modo otimizar o compartilhamento de monóxido de carbono no gás de síntese. Aa reações no conversor de C 9 são conhecidas por pessoa técnica no assunto e não são deste modo discutidas em mais detalhe no presente documento.

[0050] A operação da planta 1 para a geração de gás de síntese é descrita em mais detalhe abaixo, com referência a Fig. 1. A seguir, é assumido que o conversor de hidrocarboneto 3 é um reator de alta temperatura do tipo Kvaerner. Fluidos contendo hidrocarboneto (especificamente na forma gasosa) são introduzido no conversor de hidrocarboneto 3 via a entrada de hidrocarboneto 4. Se o hidrocarboneto é, por exemplo, metano (CH4) , então 1 mol de carbono e 2 mol de hidrogênio são gerados a partir de 1 mol de metano. Os hidrocarbonetos são transformados a cerca de 1600°C na tocha de plasma do conversor de hidrocarboneto 3 de acordo com a equação de reação a seguir, em que a energia introduzida é calor que é gerado no plasma por meio de energia elétrica: CnHm + Energia -> n C + m/2 H2

[0051] Com o controle de processo adequado, o reator Kvaerner é capaz de transformar quase 100% dos hidrocarbonetos nos seus componentes em uma operação continua.

[0052] A seguir, é assumido que o carbono e o hidrogênio são separados no conversor de hidrocarboneto 3 e são descarregados amplamente separados. Entretanto, é também possivel que a separação não ocorra, mas carbono e hidrogênio são descarregados e introduzidos no conversor de C 9 como uma mistura. O hidrogênio não compromete o processo de transformação no conversor de C 9, mas pode servir como uma substância adicional de transferência de calor. O carbono é pelo menos parcialmente direcionado diretamente da saida de carbono 5 para a entrada de carbono 11 do conversor de C 9. O termo "direto" direcionando da saida 5 do conversor de hidrocarboneto 3 to a entrada de carbono 11 do conversor de C 9 deve incluir todas as variantes que não experimentam resfriamento de mais que 50% da temperatura (de preferência não mais que 20%) dos materiais direcionados. Uma vez que o carbono que sai do conversor de hidrocarboneto 3 tem uma alta temperatura, de preferência mais de 1000°C, a energia térmica nele contida pode ser usada para manter a temperatura necessária para a transformação processo no conversor de C 9, que opera a uma temperatura de por exemplo, cerca de 1000°C.

[0053] A conexão 8 entre o conversor de hidrocarboneto 3 e o conversor de C 9 é projetada de modo que o carbono não resfria muito (menos que 50%, de preferência menos que 20% com referência a temperatura) no seu caminho a partir do conversor de hidrocarboneto 3 para o conversor de C 9. Por exemplo, a conexão 8 pode ser especialmente isolada e/ou ativamente aquecida, em que o sistema não é de preferência fornecido aquecimento adicional - isto é, não há introdução de aquecimento adicional no conversor de hidrocarboneto 3. O hidrogênio que é gerado no conversor de hidrocarboneto 3, também contém energia térmica, por causa da temperatura de operação no conversor de hidrocarboneto 3. Portanto, uma possibilidade para aquecer conexão 8 é usar a energia térmica do hidrogênio que sai através da saida de hidrogênio 6, para aquecer a conexão 8 entre o conversor de hidrocarboneto 3 e o conversor de C 9 ou diretamente ou indiretamente via uma unidade de troca de calor.

[0054] No conversor de C, a água, particularmente na forma de vapor que é introduzido através da entrada de água 10 do conversor de C 9, é direcionado sobre o carbono quente e/ou é misturado com o carbono quente. O conversor de C opera melhor a altas temperaturas, uma vez que é uma reação endotérmica e a reação de deslocamento de água concorrente é uma reação exotérmica. A reação, que é conhecida por pessoa técnica no assunto, depende da pressão e da temperatura e não será descrita em detalhe. Ou a quantidade de água introduzida no conversor de C 9 ou a quantidade de carbono pode ser controlada (circuito aberto) e/ou regulada (circuito fechado) através de meios adequados. 0 + H2O - CO + H2; ΔH = + 131,38 kJ/mol

[0055] Também no presente documento, o equilíbrio Boudouard é o fator limitante. Que é porque a temperaturas acima de 1000°C e na ausência de um excedente de água, a mistura consiste de quase exclusivamente monóxido de carbono e hidrogênio. É vantajoso pré-aquecer a água introduzida na entrada de água 10 do conversor de C 9, como o conversor de C 9 opera de preferência a temperaturas > 1000 °C. Por exemplo, o pré-aquecimento da água pode ser alcançado usando a energia térmica contida no hidrogênio quente ou diretamente ou indiretamente via uma unidade de troca de calor para pré-aquecer a água. De preferência, o calor contido no carbono é suficiente para aquecer a água até a temperatura desejada. Só no caso onde o calor gerado no conversor de hidrocarboneto 3 não é suficiente para alcançar a temperatura desejada de transformação de cerca de 1000°C, uma unidade de aquecimento adicional opcional para aquecer o conversor de C 9 ou os elementos nele contidos pode ser fornecida. Tal unidade pode também ser fornecida como uma unidade de pré-aquecimento nas proximidades de uma linha de abastecimento para a água ou o carbono. Tal unidade pode também ser fornecida apenas para a fase de start-up da planta a fim de trazer o conversor de C 9 ou meios contendo partes das plantas para uma temperatura de partida de modo que o sistema pode mais rápido alcançar o estado da temperatura desejada. O aquecimento de meios contendo partes exclusivamente via o calor gerado no conversor de hidrocarboneto 3 pode levar tempo longo demais no inicio.

[0056] O gás de sintese quente (CO + H2) sai do conversor de C 9 a uma temperatura de > 1000°C (dependendo da temperatura de operação do conversor de C 9) . O gás de sintese que sai do conversor de C 9 também contém energia térmica, que pode ser por exemplo, usada para pré-aquecer a água introduzida em uma entrada água 10, ou diretamente ou indiretamente via uma unidade de troca de calor (não mostrado na Fig. 1) . Com os parâmetros de operação adequados, isto é uma temperatura entre 1000 e 1200°C (e a separação de hidrogênio e carbono no conversor de hidrocarboneto 3) , um gás de sintese é gerado, em que CO e H2 têm uma razão de 1:1, que é chamado de gás de água. Sem a separação de hidrogênio e carbono no conversor de hidrocarboneto 3 e sem os respectivos parâmetros de operação adequados no conversor de C 9, isto é uma temperatura entre 1000°C e 1200°C, um gás de sintese tendo uma razão CO/ H2 de aproximadamente 1:3 será produzido.

[0057] Como mencionado acima, o conversor de hidrocarboneto 3 pode compreender uma segunda saida de carbono 7 para descarregar carbono. O carbono gerado no conversor de hidrocarboneto 3 pode ser descarregado - após uma respectiva separação (ou como uma mistura C- H2) - em diferentes proporções através da primeira saida de carbono 5 e a segunda saida de carbono 7. A segunda saida de carbono 7 é usada para descarregar uma porção do gerado carbono que não é usado no conversor de C 9 para gerar gás de sintese. A quantidade de carbono não usado depende da composição desejada do gás de síntese que deve ser descarregado a partir do conversor de C 9. 0 carbono descarregado através da segunda saída de carbono 7 pode ser descarregado como carbono ativado, grafite, negro de carbono ou uma outra modificação tais como cones de carbono ou discos de carbono. Dependendo da forma e da qualidade do carbono descarregado, o carbono descarregado pode ser usado como matéria-prima para a indústria química ou a indústria de eletrônicos. As aplicações possíveis são, por exemplo, a fabricação de semicondutores, a produção de pneus, tintas, toner ou produtos similares. 0 carbono gerado pelo conversor de hidrocarboneto 3 é uma matéria-prima altamente pura que pode ser muito bem processada.

[0058] Por meio do método descrito acima para gerar gás de síntese, é possível transformar o carbono quente do conversor de hidrocarboneto 3 no conversor de C 9 com água morna ou quente em gás de síntese sem ou pelo menos sem fornecimento significativo de energia externa. De preferência, pelo menos 80%, especificamente pelo menos 90%, do calor necessário para alcançar a temperatura de transformação deve se originar do conversor de hidrocarboneto 3.

[0059] A Fig. 2 mostra uma planta 20 para a geração de gás de síntese que compreende os elementos descritos acima da planta 1 para gerar gás de síntese e a câmara de mistura 21, a câmara de mistura 21 compreendendo uma entrada de gás de síntese 22 para introduzir gás de síntese e uma entrada de H2 23 para introduzir hidrogênio bem como uma saída de gás de síntese 24 para descarregar gás de síntese. A entrada de gás de síntese 22 está conectada a saída de gás de síntese 12 do conversor de C 9. A entrada de H2 23 da câmara de mistura 21 está conectada a saída de H2 6 do conversor de hidrocarboneto 3. Como é óbvio para a pessoa técnica, a modalidade, que introduz uma mistura C- H2 no conversor de C 9 através da saída de carbono 5, automaticamente gera um gás de síntese tendo uma razão de mistura de CO- H2 de cerca de 1:3. Em tal caso, a câmara de mistura 21 pode não estar presente, ou a câmara de mistura 21 pode ser usada para produzir uma razão de mistura diferente, ou CO pode ser introduzido na câmara de mistura a fim de reduzir o teor de H2 do gás de síntese.

[0060] A câmara de mistura 21 pode ser qualquer aparelho adequado para a mistura de gases, e em um caso simples a câmara de mistura 21 pode ser na forma de um tubo com entradas adequadas e uma saída. Por meio da câmara de mistura 21 e especificamente por meio de controle/regulação (circuito aberto/fechado) a quantidade de hidrogênio (adicional) introduzido através da entrada de H2 23 da unidade de mistura 21 e/ou através de uma entrada (não mostrado) conectada a uma fonte de CO (não mostrado) e/ou conectada a uma segunda fonte de gás de síntese, a mistura do gás de síntese na saída de gás de síntese 24 pode ser influenciada de modo que uma composição pode ser alcançada, que é adequada para os processos subsequentes. Em particular, a segunda fonte de gás de síntese pode ser um segundo conversor de C 9 operado em paralelo a um primeiro conversor de C. Ambos os conversores de C 9 poderiam ser alimentados com carbono e/ou hidrogênio de um conversor de hidrocarboneto 3 partilhado ou de unidades de conversor separadas. Em particular, um primeiro conversor pode ser abastecido substancialmente com carbono puro (após separar o hidrogênio), e o segundo conversor pode ser abastecido com uma mistura de carbono e hidrogênio. No presente documento, o primeiro conversor de C produziria substancialmente gás de água tendo uma razão de mistura de CO: H2 de cerca de. 1:1 e o segundo conversor de C produziria um gás de sintese tendo uma razão de mistura de CO: H2 de cerca de 1:3. Combinando estes dois gases de sintese produziriam uma razão de mistura de CO: H2 de cerca de 1:2, em que o hidrogênio excedente (a partir de uma etapa de separação anterior a introdução no primeiro conversor de C) estaria ainda disponível para o aumento adicional da razão de mistura.

[0061] Para muitos processos, por exemplo, a sintese Fischer-Tropsch, a razão de hidrogênio para CO deve ser alta. Por meio da câmara de mistura 21, qualquer razão desejada de hidrogênio para CO pode ser alcançada na saida de gás de sintese 24, por exemplo, a razão de 1:1, que corresponde a gás de água. É considerado que só uma porção do gás de sintese e/ou uma porção do hidrogênio é fornecida para a câmara de mistura 21, enquanto que aquelas porções de gás de sintese e hidrogênio que não são introduzidas na câmara de mistura são, cada uma, descarregadas do processo como gases puros. Portanto, é, por exemplo, possivel, a) descarregar só gás de sintese, b) descarregar só hidrogênio, c) descarregar um gás de sintese mistura de CO e hidrogênio ou d) descarregar um fluxo de gás de água, um fluxo de hidrogênio e um fluxo de uma mistura de gás de sintese (qualquer razão entre CO e hidrogênio) ou vários gases de sintese com diferentes razões entre monóxido de carbono e hidrogênio, respectivamente.

[0062] Além disso, a planta 20 para gerar gás de síntese na Fig. 2 compreende uma unidade de troca de calor de C 25, uma unidade de troca de calor de gás de síntese 2 6 e uma unidade de troca de calor de H2 27. A unidade de troca de calor de C 25 está em contato termicamente condutivo com a conexão 8 entre o conversor de hidrocarboneto 3 e o conversor de C 9 e está adaptada para, se necessário, extrair o calor excedente não requerido para alcançar a temperatura de transformação no conversor de C 9 a partir da conexão ou introduzir calor de outras áreas da planta, se necessário.

[0063] O gás de síntese unidade de troca de calor 26 está em contato termicamente condutivo com a conexão entre o conversor de C 9 e a câmara de mistura 21 e está adaptada para extrair o calor excedente a partir da conexão e deste modo extrair o calor excedente contido no gás de síntese quente. O calor extraído pode ser usado, por exemplo, para pré-aquecer a água que é introduzida no conversor de C 9. Para esta transferência de calor uma assim chamada unidade de troca de calor de contra-fluxo como conhecida do estado da técnica seria particularmente adequado.

[0064] A unidade de troca de calor de H2 27 está em contato termicamente condutivo com a conexão entre o conversor de hidrocarboneto 3 e a câmara de mistura 21 e está adaptada para extrair o calor excedente a partir da conexão e deste modo daquele contido no hidrogênio quente. O calor extraído em uma das unidades de troca de calor 25, 26 ou 27 pode ser usado para aquecer outras áreas da planta, e especificamente para manter o conversor de C morno ou para pré-aquecer a água que é introduzida no conversor de C. Uma porção do calor pode ser convertido em eletricidade, por exemplo, por um gerador de vapor e uma turbina a vapor ou por um outro aparelho adequado.

[0065] A operação da planta 20 para gerar gás de sintese é, em relação à operação do conversor de hidrocarboneto 3 e o conversor de C 9, similar a operação descrita acima da planta 1 de acordo com Fig. 1. Na planta 20 para gerar gás de sintese, uma razão desejada da mistura de hidrogênio para CO é definida na câmara de mistura e é desviada através da saida de gás de sintese 24 da câmara de mistura 21, dependendo da composição desejada do gás de sintese. De preferência, mas não necessariamente, o hidrogênio é, como descrito, fornecido pelo conversor de hidrocarboneto 3. Outras fontes de hidrogênio podem ser consideradas, particularmente um segundo conversor de hidrocarboneto 3, particularmente um conversor de hidrocarboneto de baixa temperatura. Se não toda quantidade disponível de gás de sintese e/ou toda a quantidade disponível de H2 são usadas, essas partes dos gases, por exemplo, gás de sintese e/ou H2, que não são misturadas na câmara de mistura podem ser processadas separadamente.

[0066] A Fig. 3 mostra uma planta 30 para a geração de hidrocarbonetos sintéticos funcionalizados e/ou não funcionalizados que compreende uma planta 10 para a geração de gás de água (como mostrado na Fig. 1) e um conversor de CO 31. Essas partes da planta correspondendo a planta 1 não são explicadas em detalhe a fim de evitar repetições. O conversor de CO 31 está localizado a jusante a partir do conversor de C 9 e compreende um entrada de gás de sintese 32 para introduzir gás de sintese, uma entrada de H2 33 para introduzir hidrogênio e uma saida de hidrocarboneto 34 para descarregar hidrocarbonetos sintéticos funcionalizados e/ou não funcionalizados. 0 entrada de gás de sintese 32 do conversor de CO 31 está conectado a saida de gás de sintese 12 do conversor de C 9 pela conexão de gás de sintese 35. A entrada de H2 33 do conversor de CO 31 está conectada a saida de H2 6 do conversor de hidrocarboneto 3 pela conexão de H2 36.

[0067] Deve ser notado que a entrada de H2 33 do conversor de CO 31 e a conexão de H2 36 são elementos opcionais. Dependendo da composição do gás de sintese, que sai do conversor de C 9 e dependendo dos hidrocarbonetos sintéticos funcionalizados e/ou não funcionalizados a serem gerados no conversor de CO 31, o gás de sintese já tem a composição certa para o processamento adicional pelo conversor de CO 31 no momento quando o gás de sintese sai da saida de gás de sintese 12 do conversor de C 9. Neste caso, não é necessário introduzir hidrogênio via a conexão de H2 36. Opcionalmente, a conexão de H2 36 pode também servir para introduzir um outro material, por exemplo, CO para reduzir o teor de H2 do gás de sintese ou um alceno para a sintese de um aldeido (hidroformilação).

[0068] A planta 30 para gerar hidrocarbonetos opcionalmente também compreende as unidades de troca de calor 25, 26, 27 descritas em conjunto com a planta 20 (Fig. 2), que é o trocador de calor de C 25, o trocador de calor de gás de sintese 26 e o trocador de calor de H2 27, todos operando no modo descrito acima (veja descrição na Fig. 2).

[0069] O conversor de CO 31 pode ser qualquer conversor de CO para gerar hidrocarbonetos sintéticos funcionalizados e/ou não funcionalizados. Na modalidade mostrada na Fig. 3, o conversor de CO é de preferência um conversor Fischer-Tropsch, um conversor Bergius-Pier ou um conversor Pier com um catalisador adequado e uma unidade de controle para temperatura e/ou pressão.

[0070] Em uma modalidade, o conversor de CO 31 compreende um conversor Fischer-Tropsch. Um conversor Fischer-Tropsch transforma cataliticamente um gás de sintese em hidrocarbonetos e água. Várias modalidades de reatores Fischer-Tropsch e processos Fischer-Tropsch são conhecidas por pessoa técnica no assunto e não são explicadas em detalhe. As principais equações de reação são as seguintes: n CO + (2n + 1) H2 ->• Cn H2n+2 + n H2O para alcanos n CO + 2n H2 -» Cn H2n + n H2O para alcenos n CO + 2n H2 -► Cn H2n + 1OH + (n - 1) H2O para álcoois

[0071] Os processos Fischer-Tropsch podem ser realizados como processos de alta temperatura ou como processos de baixa temperatura, em que as temperaturas do processo são usualmente na faixa de 200 a 400°C. As variantes conhecidas do processo Fischer-Tropsch são, entre outras, a sintese Hochlast, a sintese Synthol e o processo SMDS da Shell (SMDS = Sintese de Destilados Médios Shell). Um conversor Fischer-Tropsch tipicamente produz um composto de hidrocarboneto de gases úmidos (propano, butano), gasolina, querosene, parafina mole, parafina dura, metano, combustivel diesel ou uma mistura de vários destes. É conhecido por pessoa técnica no assunto que a sintese Fischer-Tropsch é exotérmica. O calor da reação do processo Fischer-Tropsch pode ser usado, por exemplo, por meio de uma unidade de troca de calor (não mostradas nas figuras) para pré-aquecer a água. Por exemplo, um processo de pré-aquecimento de duas etapas para a água ser introduzida no conversor de C 9, é considerado, em que uma primeira etapa de pré-aquecimento realizada com o calor excedente do conversor de CO 31 (na modalidade de um conversor Fischer-Tropsch) e subsequentemente a etapa de aquecimento adicional da água por meio do calor de uma ou mais das unidades de troca de calor 25, 26, 27.

[0072] Em uma modalidade alternativa, o conversor de CO 31 compreende um conversor Bergius-Pier ou uma combinação de um conversor Pier com um conversor MtL (MtL = Metanol-a-Liquido).

[0073] Em um conversor Bergius-Pier, o processo Bergius-Pier, que é bem conhecido por pessoa técnica no assunto, é realizado, em que hidrocarbonetos são gerados pela hidrogenação do carbono com hidrogênio em uma reação quimica exotérmica. A faixa de produtos do processo Bergius-Pier depende das condições de reação e do controle do processo de reação. Principalmente produtos liquidos são obtidos, que podem ser usados como combustíveis, por exemplo, óleos pesados e médios. As variantes conhecidas do processo Bergius-Pier são, por exemplo, o processo Konsol e o processo H-Carvão.

[0074] Na combinação acima mencionada de um conversor Pier com um conversor MtL, a principio o gás de sintese é transformado em metanol de acordo com o processo Pier. O conversor MtL é um conversor que transforma metanol em gasolina. Um processo difundido é o processo MtL da ExxonMobil respectivamente Esso. A matéria prima do conversor MtL é tipicamente metanol, por exemplo, do conversor Pier. O produto de saída gerado pelo conversor MtL é tipicamente gasolina, que é adequados para a operação de um motor Otto.

[0075] Em resumo, pode ser dito que o conversor de CO 31, independentemente dos princípios de operação explicados acima, gera hidrocarbonetos sintéticos funcionalizados e/ou não funcionalizados a partir de CO e H2 como seus produtos finais ou de saída. Por meio de uma unidade de troca de calor, o calor do processo produzido durante a transformação exotérmica no conversor de CO 31, pode ser usado para aquecer diferentes seções da planta ou para gerar eletricidade a fim de aumentar a eficiência da planta descrita.

[0076] Na medida que uma mistura de hidrocarbonetos, que não pode ser ainda processada diretamente ou vendida com lucro como um produto final após separação e especificação, é obtida como produtos de saída do conversor de CO 31, estes hidrocarbonetos, por exemplo, metano ou alcanos de cadeia curta, podem ser reciclados no processo descrito acima. Para este fim, a planta 30 compreende uma conexão de reciclo 39, que pode direcionar uma porção do hidrocarbonetos sinteticamente gerados de volta para a entrada de hidrocarboneto 4 do conversor de hidrocarboneto 3. Dependendo da composição do reciclado, hidrocarbonetos sinteticamente gerados, uma etapa de tratamento ou separação de hidrocarbonetos inadequados é realizada antes da introdução de hidrocarbonetos inadequados na entrada de hidrocarboneto 4.

[0077] A Fig. 4 mostra uma modalidade adicional de uma planta 40 para gerar hidrocarbonetos sintéticos funcionalizados e/ou não funcionalizados. A planta 40 compreende a planta 20 descrita acima para gerar um gás de sintese bem como um conversor de CO 31 como descrito acima com referência a modalidade na Fig. 3. A saida de gás de sintese 24 da câmara de mistura 21 está conectada a entrada de gás de sintese 32 do conversor de CO 31. A câmara de mistura 21 é definida de tal forma que fornece um gás de sintese adaptado as necessidades do conversor de CO 31 em uso na saida de gás de sintese 24. Os outros elementos da planta 40 são os mesmos como descrito acima e a operação dos elementos individuais ocorre essencialmente no modo descrito acima.

[0078] É considerado que, dependendo do tamanho da planta, uma pluralidade de conversores de hidrocarboneto é operada em paralelo a fim de fornecer a capacidade de transformação desejada. Como mencionado acima, o conversores de hidrocarboneto pode ser construídos como conversores de hidrocarboneto de alta temperatura e/ou como conversores de hidrocarboneto de baixa temperatura. Um conversor de hidrocarboneto de alta temperatura opera a temperaturas acima de 1000°C e um conversor de hidrocarboneto de baixa temperatura opera a temperaturas entre 200 e 1000°C, em que uma fonte de energia adicional, por exemplo, uma unidade de micro-ondas, pode ser fornecida para diretamente inserir energia no hidrocarboneto a fim de alcançar a decomposição do hidrocarboneto a carbono e hidrogênio.

[0079] Como um exemplo para uma planta com uma pluralidade de conversores de hidrocarboneto operados em paralelo, a Fig. 5 mostra uma modalidade adicional da planta 30 para gerar hidrocarbonetos sintéticos funcionalizados e/ou não funcionalizados. a Fig. 5 usa os mesmos números de referência que nas modalidades anteriormente, a medida que os mesmos elementos ou similares são descritos. Na modalidade mostrada na Fiq. 5, uma combinação de um conversor de hidrocarboneto de alta temperatura 3a e um conversor de hidrocarboneto de baixa temperatura 3b é mostrado em vez de um único conversor de hidrocarboneto 3.

[0080] O conversor de hidrocarboneto de alta temperatura 3a compreende uma entrada de hidrocarboneto 4a, uma primeira saida 5a para descarregar carbono e uma segunda saida 6a para descarregar hidrogênio. De novo, uma única saida 5a pode ser fornecida para uma mistura (particularmente um aerossol) de carbono e hidrogênio. A primeira saida 5a está conectada a entrada de C 11 do conversor de C 9 por uma conexão 8. A segunda saida opcional 6a do conversor de hidrocarboneto de alta temperatura 3a está conectada a entrada de H2 33 do conversor de CO 31. O conversor de hidrocarboneto de alta temperatura 3a pode opcionalmente compreender ainda uma saida para carbono (não mostrado na Fig. 5) .

[0081] O conversor de hidrocarboneto de baixa temperatura 3b compreende a câmara do processo tendo uma entrada de hidrocarboneto 4b, a primeira saida 5b para descarregar carbono, uma segunda saida 6b para descarregar hidrogênio e uma terceira saida opcional 7b para descarregar carbono. De preferência, o conversor de hidrocarboneto de baixa temperatura 3b compreende uma unidade de separação para separar hidrogênio e carbono após a decomposição e para direcionar o hidrogênio e carbono para suas respectivas saidas. A primeira saida 5b é opcionalmente conectada a entrada de C 11 do conversor de C 9 via conexão 8, mas pode também ser conectada a unidade de coleta de carbono. A segunda saida 6b do conversor de hidrocarboneto de baixa temperatura 3b está conectada a entrada de H2 33 do conversor de CO 31. A terceira saida opcional 7b está conectada a unidade de coleta de carbono, da qual o carbono coletado pode ser retirado, por exemplo, como negro de carbono, carvão ativado ou em uma outra forma.

[0082] Como notado acima, a entrada de H2 33 do conversor de CO 31 e as conexões de H2 36a, 36b são elementos opcionais, se a introdução de hidrogênio via as conexões de H2 36a, 36b não é necessário.

[0083] O hidrocarboneto introduzido na entrada de hidrocarboneto 4a e o hidrocarboneto introduzido na entrada de hidrocarboneto 4b pode ser o mesmo hidrocarboneto ou pode ser diferentes hidrocarbonetos. Um hidrocarboneto de uma primeira fonte de hidrocarboneto pode ser introduzido na entrada de hidrocarboneto 4a, por exemplo, gás natural de uma fonte de gás natural. Entretanto, por exemplo, hidrocarbonetos sinteticamente gerados funcionalizados e/ou não funcionalizados podem ser introduzidos na entrada de hidrocarboneto 4b do conversor de hidrocarboneto de baixa temperatura 3b, por exemplo, via o mencionado anteriormente, conexão opcional de reciclo 39. Por causa da utilização de vários conversores de hidrocarboneto operados em paralelo 3, 3a, 3b, a planta 30 pode ser dimensionada mais fácil, pode ser controlada mais fácil e diferentes tipos de carbono podem ser produzidos.

[0084] Além disso, o conversor de hidrocarboneto de alta temperatura 3a pode, por exemplo, ser usado vantajosamente para gerar carbono "quente", de preferência a uma temperatura mais de 1000°C, para a transformação processo no conversor de C 9. Em particular, o conversor de hidrocarboneto de alta temperatura 3a pode operar neste caso sem uma unidade de separação, uma vez que a mistura C-H2, obtida pela decomposição, pode ser introduzida diretamente no conversor de C. Neste caso, o conversor de C 9 produz um gás de sintese tendo uma razão de mistura C-H2 de, por exemplo, cerca de 1:1 na saida.

[0085] O conversor de hidrocarboneto de baixa temperatura 3b, entretanto, é primariamente usado a fim de fornecer hidrogênio adicional para a geração de um gás de sintese ou uma mistura C-H2 tendo uma razão de mistura C-H2 maior que 1:3 no conversor de CO 31. Como nenhuma transferência de calor do conversor de hidrocarboneto de baixa temperatura 3b para um processo subsequente é necessária, o conversor de hidrocarboneto de baixa temperatura 3b pode vantajosamente ser operado a temperaturas abaixo de 1000°C e de preferência a temperatura mais baixa possivel.

[0086] Deste modo, uma porção do carbono produzida nos conversores de hidrocarboneto 3a, 3b (de preferência a porção do conversor de hidrocarboneto de alta temperatura 3a) pode ser introduzida no conversor de C 9 durante a operação da planta 30, enquanto que uma outra porção (de preferência a porção do conversor de hidrocarboneto de baixa temperatura 3b) pode ser desviada do processo como matéria-prima para produzir mais produtos. Tais produtos são por exemplo, negro de carbono ou fuligem industrial, carvão ativado, tipos especiais de carbono tais como discos de carbono e cones de carbono etc., que é obtido como matéria sólida em pó negra. Este carbono é um importante produto técnico, que pode, por exemplo, ser usado como enchimento na indústria da borracha, como a fuligem pigmento para cores de impressão, tintas de impressão, tintas ou como matéria prima para a produção de componentes elétricos, por exemplo, baterias de zinco-carbono, e para a produção de cátodos ou ânodos. Qualquer hidrogênio excedente pode ser desviado para a indústria quimica ou pode ser usado para gerar eletricidade (pela queima ou por meio de uma célula de combustivel) , em que o conversor de hidrocarboneto de baixa temperatura 3b é de preferência operado de tal forma que só fornece o hidrogênio adicional necessário.

[0087] A Fig. 6 mostra uma modalidade alternativa da planta descrita acima 40 para gerar hidrocarbonetos sintéticos funcionalizados e/ou não funcionalizados, para que uma pluralidade de operados em paralelo alta temperatura e/ou conversores de hidrocarboneto de baixa temperatura são fornecidos também. A planta 40 para gerar hidrocarbonetos mostrada na Fig. 6 difere da planta 30 mostrada na Fig. 5 de tal forma que a câmara de mistura 21 está localizada a montante do conversor de CO 31. A câmara de mistura 21 mistura um gás de sintese especificamente adaptado para o conversor de CO 31 e entrega o gás de sintese para o conversor de CO 31. Os elementos representados na Fig. 6 já foram descritos acima e trabalham de acordo com os principios descritos acima. Portanto, nenhuma descrição detalhada é dada a fim de evitar repetições.

[0088] As Figs. 7 e 8 mostram modalidades das plantas 20 e 30 compreendendo uma unidade de troca de calor de C 25, uma unidade de troca de calor de gás de sintese 26 e uma unidade de troca de calor de H2 27, em que cada uma está conectada a um dispositivo motor/gerador 45. 0 dispositivo motor/gerador 45 é adequado para pelo menos parcialmente gerar eletricidade a partir do calor excedente de diferentes seções da planta, em que a dita eletricidade pode ou ser alimentada na grade principal ou pode ser usada para operar a planta 20, especialmente o(s) conversor(es) de hidrocarboneto. Além disso, o dispositivo motor/gerador 45 pode ser conectado a uma unidade de troca de calor (não mostrado na Fig. 8), que dissipa o calor gerado pelo processo de transformação exotérmico ocorrendo dentro do conversor de CO 31. Deste modo, por um lado o conversor de CO pode ser resfriado em um modo controlado e regulado, que é vantajoso para a operação do processo, e por outro lado eletricidade pode ser gerada. O dispositivo motor/gerador 45 pode ser qualquer dispositivo que seja adequado para transformar energia térmica em eletricidade, por exemplo, uma combinação de uma turbina a vapor e um gerador ou um motor de pistão e um gerador.

[0089] Durante a operação, o dispositivo motor/gerador 45 transforma o calor excedente da planta em eletricidade, isto é o calor que não é necessário para transformação água-carbono.

[0090] O dispositivo motor/gerador 45 e as unidades de troca de calor 25, 26 e 27 são elementos opcionais que podem ser usados em todas as plantas descritas acima. Devido a temperatura de operação no respectivo conversor de hidrocarboneto 3, 3a, 3b, o carbono desviados das respectivas segundas saidas de carbono 7, 7a, 7b também contém significativas quantidades de energia térmica. Dependendo da temperatura desejada do carbono desviado, uma grande quantidade desta energia térmica pode ser dissipada por meio de unidades de troca de calor não mostradas nas figuras, e o calor pode ser reutilizado nos processos descritos no presente documento e/ou pode ser transformado em eletricidade usando o dispositivo motor/gerador 45.

[0091] Nas plantas 30 e 40 para gerar hidrocarbonetos sintéticos funcionalizados e/ou não funcionalizados, resfriamento do hidrogênio a partir dos conversores de hidrocarboneto 3, 3a, 3b e/ou resfriamento do gás de sintese a partir do conversor de C 9 é realizado só a medida que a temperatura dos hidrocarbonetos e do hidrogênio não caia abaixo da temperatura de operação do conversor de CO 31. A temperatura de operação do conversor de CO 31 é usualmente entre 200 e 400°C, dependendo do processo escolhido.

[0092] Em todas as plantas descritas acima, o conversor de hidrocarboneto 3 pode ser um reator de alta temperatura operando a uma temperatura de mais que 1000°C (por exemplo, um reator Kvaerner de alta temperatura) ou a reator de baixa temperatura operando a uma temperatura entre 200°C e 1000°C (por exemplo, um reator Kvaerner de baixa temperatura). Um reator de baixa temperatura recentemente testado opera a temperaturas entre 400 e 900°C. No caso de a reator de baixa temperatura operando a temperaturas entre 200 e 900°C, é considerado que o carbono introduzido é pré- aquecido na conexão 8 entre o conversor de hidrocarboneto 3 e o conversor de C 9, como o conversor de C 9 opera a temperaturas entre 800 e 1700°C e de preferência 1000 a 1200°C. Além disso, se torna claro a partir das Figs. 7 e 8 que uma combinação entre conversores de alta temperatura e/ou baixa temperatura pode ser usada em todas as plantas 1, 20, 30 e 40 descritas acima.

[0093] Em todas as plantas 1, 20, 30 e 40 descritas acima, uma porção do carbono gerado nos conversores de hidrocarboneto 3, 3a, 3b pode ser desviada como negro de carbono, como carvão ativado ou como uma outra matéria-prima desde que o dito carbono não seja convertido no conversor de C 9 da planta 1, 20, 30, 40. Deve ainda ser notado que, em todas as plantas descritas acima, uma pluralidade de conversores de C pode ser fornecida, em que cada um destes conversores de C pode transformar uma porção do carbono em gás de sintese quando a água é adicionada. Além disso, opcionalmente o reciclo dos hidrocarbonetos sintéticos funcionalizados e/ou não funcionalizados não desejados produzidos no conversor de CO 31 pela alimentação de hidrocarbonetos não desejados nas entradas de hidrocarboneto 4, 4a, 4b do conversor de hidrocarboneto 3 pode ser realizado em todas as plantas 30 e 40 descritas acima.

[0094] Nas plantas 1, 20, 30, 40 e nos métodos para gerar gás de sintese e/ou hidrocarbonetos sintéticos funcionalizados e/ou não funcionalizados, hidrogênio excedente pode ser produzido. O hidrogênio excedente é deixado por exemplo, com um gás de sintese tendo baixo teor de H2, e, dependendo dos hidrocarbonetos sintéticos gerados no conversor de CO 31, introduzir hidrogênio na câmara de mistura 21 ou no conversor de CO 31 pode não ser necessário. Nestes casos, o excedente ou excesso de hidrogênio pode ser transformado em eletricidade ou diretamente por meio de queima ou por meio de uma célula de combustivel. Deste modo, o método opera substancialmente sem a entrada de eletricidade externa. Isto é particularmente vantajoso com plantas que estão operadas em localizações remotas, onde uma poderosa grade geral não está disponível. Deve ser notado ainda que uma porção do hidrogênio produzido no conversor de hidrocarboneto 3, pode ser extraida diretamente do processo e comercializada como uma commodity.

[0095] Em todas as plantas, os fluxos de carbono, gás de sintese e hidrogênio e CO externo, respectivamente, entre os conversores 3, 9, 31 e a câmara de mistura 21 podem ser controlados por meio de válvulas, obturadores, cursores etc. Particularmente, é considerado que o influxo de gás de sintese e hidrogênio respectivamente CO no conversor de CO 31 pode ser controlados por válvulas. Então, misturar de gás de sintese e hidrogênio respectivamente CO na razão desejada ocorre diretamente no conversor de CO 31.

[0096] Em todas as plantas descritas acima, o conversor de CO 31 podem consistir em uma pluralidade de conversores de CO (não mostradas nas figuras) , em que as quantidades totais de hidrogênio gerado e separado nos conversores de hidrocarboneto 3, 3a, 3b e o gás de sintese gerado no conversor de CO 9, podem ser arbitrariamente divididas entre a pluralidade do conversores de CO. O conversor individual de CO têm um dos projetos e modo de operação descritos acima. Os conversores de CO podem ter o mesmo projeto ou diferentes projetos ou modos de operação. Em uma modalidade tendo diferentes conversores de CO, os conversores individuais de CO pode cada um ser operado com gás de sintese diferentemente constituído e produzir diferentes produtos finais.

[0097] Para ilustrar ainda mais os métodos, alguns exemplos se seguem:

[0098] Exemplo 1

[0099] Se 1 parte de metano é decomposta no conversor de hidrocarboneto, então uma parte de carbono e duas partes de hidrogênio serão obtidas. 0 carbono reage com uma parte de água no conversor de C e forma uma parte de monóxido de carbono e uma parte de hidrogênio. Após adicionar 1,1 partes de hidrogênio, o gás de sintese pode ser reagido a parafina no conversor de CO. Depois disso, ainda hidrogênio o suficiente está disponível para craquear a parafina a Diesel, combustível Otto ou querosene em uma etapa adicional.

[0100] Exemplo 2

[0101] Se 1 parte de propano (butano) é decomposta no conversor de hidrocarboneto, então 3 (4) partes de carbono e 4 (5) partes de hidrogênio serão obtidas. O carbono reage com 3 (4) partes de água no conversor de C e forma 3 (4) partes de monóxido de carbono e 3 (4) partes de hidrogênio. Após adicionar 3,3 (4,4) partes de hidrogênio, o gás de sintese pode ser reagido a parafina no conversor de CO. Em ambos os casos, a quantidade de hidrogênio residual é apenas suficiente para craquear a parafina a Diesel, combustível Otto ou querosene em uma etapa adicional.

[0102] Exemplo 3

[0103] Se 1 parte de óleo pesado (por exemplo, C20H42) é decomposta no conversor de hidrocarboneto, então 20 partes de carbono e 21 partes de hidrogênio serão obtidas. O carbono reage com 20 partes de água no conversor de C e forma 20 partes de monóxido de carbono e 20 partes de hidrogênio. Após adicionar 21 partes de hidrogênio, o gás de sintese pode ser reagido a 20 partes de metanol em um conversor diferente de CO.

[0104] Uma vez que, nos métodos descritos no presente documento, o hidrogênio gerado pela decomposição hidrocarbonetos no conversor de hidrocarboneto 3 é separado do carbono também formado na etapa de decomposição, o hidrogênio separado pode ser adicionado em qualquer razão desejada a um gás de sintese tendo baixo teor de hidrogênio após formar o dito gás de sintese tendo baixo teor de hidrogênio. Deste modo, uma faixa de razões de hidrogênio para CO entre 1,0 e 3,0 pode ser alcançada. Por meio da oxidação parcial do carbono excedente, uma razão < 1,0 pode ser obtida, e por meio da não utilização do carbono excedente, uma razão >3,0 pode ser obtida. A invenção explicou em algum detalhe em relação as modalidades preferidas, em que as características individuais das modalidades descritas podem ser livremente combinadas umas com as outras a medida que compativeis. Além disso, as características individuais das modalidades descritas podem ser omitidas à medida que estas características não são absolutamente necessárias. Muitas modificações e desvios serão óbvios para uma pessoa técnica no assunto sem desviar do escopo da invenção. Em uma modalidade particularmente simples da planta para gerar hidrocarbonetos sintéticos funcionalizados e/ou não funcionalizados, o conversor de C pode ser projetado, por exemplo, como um simples tubo (por exemplo, como tubo de uma saida de um conversor de hidrocarboneto de alta temperatura sem unidade de separação), em que a água entrada conduz ao dito tubo. A entrada de água deve se juntar ao dito tubo de modo que os dois meios de vapor fiquem bem misturados. 0 tubo deve ser isolado e poderia ser conectado a uma unidade de aquecimento, por exemplo, em uma seção de entrada a fim de aquecer o tubo, especialmente no inicio da operação para uma temperatura de operação. Mais a jusante, o tubo poderia ser conectado a um trocador de calor adaptado para extrair o calor excedente e usar este calor para aquecer outros setores da planta e/ou para gerar eletricidade. Adicionalmente, o tubo pode compreender um tubo de entrada para hidrogênio (por exemplo, a jusante do trocador de calor) de modo que o mesmo tubo não só funciona como um conversor de C, mas também funciona como uma câmara de mistura para gerar um gás de sintese tendo uma particular razão de mistura. 0 tubo de entrada para hidrogênio pode se originar, por exemplo, de uma saida para hidrogênio de um conversor de hidrocarboneto de baixa temperatura (tendo uma unidade de separação). Neste caso, um fim da saida do tubo, onde um gás de sintese tendo uma razão de mistura pré-determinada pode ser descarregado, poderia terminar em um conversor de CO.

Claims

1. MÉTODO PARA GERAR GÁS DE SÍNTESE, caracterizado por compreender as seguintes etapas: decompor um fluido contendo hidrocarboneto em carbono e hidrogênio por meio de introdução de energia, a energia sendo pelo menos parcialmente fornecida por aquecimento, em que a etapa de decomposição ocorre a uma temperatura acima de 1000 °C; e em que o carbono e o hidrogênio têm uma temperatura de pelo menos 200°C após a etapa de decomposição; colocar a água em contato com pelo menos uma porção do carbono gerado pela etapa de decomposição a uma temperatura entre 800 e 1700°C, em que colocando o carbono em contato com a água, o carbono obtido pela etapa de decomposição resfriado por não mais que 50% em °C com relação à sua temperatura após a etapa de decomposição; transformar pelo menos uma porção da água e o carbono obtido pela etapa de decomposição em gás de sintese; em que o carbono obtido pela etapa de decomposição e o hidrogênio obtido pela etapa de decomposição são juntamente colocados em contato com a água.

2. MÉTODO PARA GERAR GÁS DE SÍNTESE, caracterizado por compreender as seguintes etapas: decompor um fluido contendo hidrocarboneto em carbono e hidrogênio por meio de introdução de energia, a energia sendo pelo menos parcialmente fornecida por aquecimento, em que a etapa de decomposição ocorre a uma temperatura acima de 1000 °C; e em que o carbono e o hidrogênio têm uma temperatura de pelo menos 200°C após a etapa de decomposição; colocar a água em contato com pelo menos uma porção do carbono gerado pela etapa de decomposição a uma temperatura entre 800 e 1700°C, em que colocando o carbono em contato com a água, o carbono obtido pela etapa de decomposição resfriado por não mais que 50% em °C com relação à sua temperatura após a etapa de decomposição; transformar pelo menos uma porção da água e o carbono obtido pela etapa de decomposição em gás de síntese; em que o carbono obtido pela etapa de decomposição é separado pelo menos parcialmente a partir do hidrogênio obtido pela etapa de decomposição antes da etapa de colocar o carbono em contato com a água, e em que pelo menos uma porção do hidrogênio separado é adicionado ao gás de síntese gerado pela transformação.

3. MÉTODO, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 ou 2, caracterizado pelo carbono ser colocado em contato com a água a uma temperatura de pelo menos 1000°C, particularmente a uma temperatura entre 1000°C e 1200°C.

4. MÉTODO, de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado por o aquecimento requerido para alcançar a temperatura entre 800 e 1700°C para a transformação se originar essencialmente completamente a partir do aquecimento que é fornecido para decompor o fluido contendo hidrocarboneto.

5. MÉTODO, de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado por pelo menos uma porção do aquecimento de pelo menos uma porção do carbono obtido pela etapa de decomposição e/ou uma porção do hidrogênio obtido pela etapa de decomposição e/ou uma porção do gás de síntese ser usada para aquecer a água antes de colocar a água em contato com o carbono e/ou ser usada para aquecer a câmara do processo, em que a água é colocada em contato com o carbono e/ou é usada para gerar eletricidade, em que a eletricidade particularmente pode ser fornecida como portador de energia para introduzir energia para decompor o fluido contendo hidrocarboneto.

6. MÉTODO, de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado pela energia para decompor o fluido contendo hidrocarboneto ser primariamente introduzido por meio de um plasma, e em que a etapa de decomposição é de preferência realizada em um reator Kvaerner.

7. MÉTODO, de acordo com a reivindicação 6, caracterizado pelo carbono gerado pela decomposição e o hidrogênio gerado pela decomposição serem colocados em contato com a água na forma de um aerossol.

8. MÉTODO, de acordo com a reivindicação 2, caracterizado por pelo menos um dentre hidrogênio adicional ou monóxido de carbono adicional ser adicionado ao gás de síntese, e em que pelo menos uma porção do hidrogênio adicional ser gerada pela decomposição de um fluido contendo hidrocarboneto a uma temperatura abaixo de 1000 °C, particularmente abaixo de 600°C, por meio de um plasma de micro-ondas.

9. MÉTODO PARA GERAR HIDROCARBONETOS SINTÉTICOS FUNCIONALIZADOS E/OU NÃO FUNCIONALIZADOS, caracterizado por primeiramente um gás de síntese ser gerado, conforme definido no método de qualquer uma das reivindicações 1 a 8, e em que o gás de síntese é colocado em contato com um catalisador adequado a fim de causar a transformação do gás de síntese em hidrocarbonetos sintéticos funcionalizados e/ou não funcionalizados, em que a temperatura do catalisador e/ou o gás de síntese é controlado por circuito aberto ou regulado por circuito fechado para uma faixa pré-determinada de temperaturas.

10. MÉTODO, de acordo com a reivindicação 9, caracterizado pela transformação do gás de síntese ser realizada por meio de um dos seguintes: um processo Fischer- Tropsch, um processo SMDS, um processo Bergius-Pier, um processo Pier ou uma combinação de um processo Pier e um processo MtL.

11. MÉTODO, de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fluido contendo hidrocarboneto a ser decomposto ser gás natural, metano, gases úmidos, óleo pesado ou uma mistura destes.

12. APARELHO PARA GERAR GÁS DE SÍNTESE, caracterizado por compreender: um conversor de hidrocarboneto para decompor um fluido contendo hidrocarboneto em carbono e hidrogênio, em que o conversor de hidrocarboneto compreende pelo menos uma câmara do processo tendo pelo menos uma entrada para um fluido contendo hidrocarboneto e pelo menos uma saída para carbono e/ou hidrogênio e pelo menos uma unidade para introduzir energia na câmara do processo, que é construída de tal forma que é capaz de pelo menos localmente gerar temperaturas acima de 1000°C, a energia consistindo pelo menos parcialmente de calor; um conversor de C para a transformação da água e do carbono, o conversor de C compreendendo pelo menos uma câmara adicional do processo tendo pelo menos uma entrada para água, pelo menos uma entrada para pelo menos o carbono e pelo menos uma saída, em que a entrada para pelo menos o carbono está diretamente conectada a pelo menos uma saída do conversor de hidrocarboneto; em que o conversor de hidrocarboneto, pelo menos uma saída do conversor de hidrocarboneto, o conversor de C e pelo menos uma entrada do conversor de C são adaptadas para ao mesmo tempo direcionar o dito carbono e o dito hidrogênio produzidos no conversor de hidrocarboneto para dentro do conversor de C.

13. APARELHO PARA GERAR GÁS DE SÍNTESE, caracterizado por compreender: um conversor de hidrocarboneto para decompor um fluido contendo hidrocarboneto em carbono e hidrogênio, em que o conversor de hidrocarboneto compreende pelo menos uma câmara do processo tendo pelo menos uma entrada para um fluido contendo hidrocarboneto e pelo menos uma saída para carbono e/ou hidrogênio e pelo menos uma unidade para introduzir energia na câmara do processo, que é construída de tal forma que é capaz de pelo menos localmente gerar temperaturas acima de 1000 °C, a energia consistindo pelo menos parcialmente de calor; um conversor de C para a transformação da água e do carbono, o conversor de C compreendendo pelo menos uma câmara adicional do processo tendo pelo menos uma entrada para água, pelo menos uma entrada para pelo menos o carbono e pelo menos uma saída, em que a entrada para pelo menos o carbono está diretamente conectada a pelo menos uma saída do conversor de hidrocarboneto; em que uma unidade de separação é fornecida para separar o carbono obtido pela decomposição e o hidrogênio obtido pela decomposição, a unidade de separação tendo saídas separadas para os materiais separados proveniente da unidade de separação, em que a saída para o carbono está conectada ao conversor de C, em que um tubo de entrada separado para o hidrogênio proveniente da unidade de separação é fornecido, o tubo de entrada para hidrogênio conduzindo para dentro do conversor de C ou para dentro de uma câmara de mistura localizada a jusante.

14. APARELHO, de acordo com qualquer uma das reivindicações 12 a 13, caracterizado por pelo menos uma unidade para introduzir energia na câmara do processo compreende uma unidade de plasma, particularmente uma unidade de plasma de micro-ondas.

15. APARELHO, de acordo com uma das reivindicações 12 a 14, caracterizado pela câmara do processo do conversor de C ser formada por um tubo de saída do conversor de hidrocarboneto, em que o tubo de saída está conectado a uma entrada para água.

16. APARELHO, de acordo com uma das reivindicações 12 a 15, caracterizado pelo conversor de hidrocarboneto compreender um reator Kvaerner.

17. APARELHO, de acordo com a reivindicação 14 ou 16, caracterizado pelo conversor de hidrocarboneto ser ainda adaptado para produzir um aerossol compreendendo carbono e hidrogênio.

18. APARELHO, de acordo com uma das reivindicações 12 a 17, caracterizado por ter pelo menos um conversor de hidrocarboneto adicional para decompor um fluido contendo hidrocarboneto em carbono e hidrogênio, o conversor de hidrocarboneto adicional compreendendo: pelo menos uma câmara do processo tendo pelo menos uma entrada para o fluido contendo hidrocarboneto; pelo menos uma unidade para introduzir energia na câmara do processo do conversor de hidrocarboneto adicional, a energia pelo menos parcialmente consistindo de calor; uma unidade de separação para separar o carbono obtido pela decomposição e o hidrogênio obtido pela decomposição, com a unidade de separação tendo saidas separadas para carbono e hidrogênio, em que a saida para hidrogênio está conectada ao tubo de entrada separada para hidrogênio.

19. APARELHO, de acordo com a reivindicação 18, caracterizado por pelo menos um conversor de hidrocarboneto adicional ser de um tipo realizando decomposição a temperaturas abaixo de 1000°C, particularmente abaixo de 600°C por meio de um plasma de micro-ondas.

20. APARELHO PARA TRANSFORMAR GÁS DE SÍNTESE EM HIDROCARBONETOS SINTÉTICOS FUNCIONALIZADOS E/OU NÃO FUNCIONALIZADOS, caracterizado por compreender: um aparelho, conforme descrito em qualquer uma das reivindicações 12 a 19; e um conversor de CO tendo uma câmara do processo, em que um catalisador está localizado, e meio para colocar o gás de síntese em contato com o catalisador, e uma unidade de controle para o controle do circuito aberto ou a regulação do circuito fechado a temperatura do catalisador e/ou o gás de síntese para uma temperatura pré-determinada.

21. APARELHO, de acordo com a reivindicação 20, caracterizado pelo conversor de CO compreender um dos seguintes: um conversor Fischer-Tropsch, um conversor SMDS, um conversor Bergius-Pier, um conversor Pier ou uma combinação de um conversor Pier com um conversor MtL.