BRPI0801881B1

BRPI0801881B1 - processo de preparo de uma carga mista, contendo a biomassa e um corte hidrocarbonado pesado, visando uma gaseificação posterior

Info

Publication number: BRPI0801881B1
Application number: BRPI0801881A
Authority: BR
Inventors: Rolland Matthieu
Original assignee: Inst Francais Du Petrole
Priority date: 2007-06-28
Filing date: 2008-06-23
Publication date: 2017-03-28
Also published as: US8002857B2; RU2008126329A; PL2009353T3; EP2009353A1; US20090013603A1; DE602008001836D1; RU2455344C2; FR2918160A1; ATE475049T1; EP2009353B1; BRPI0801881A2

Abstract

processo de preparo de uma carga mista, contendo a biomassa e um corte hidrocarbonado pesado, visando uma gaseificação posterior. a presente invenção refere-se a um processo, objeto da invenção, que é um processo de preparo de biomassa em mistura com um corte hidrocarbonado pesado, visando alimentar uma unidade de gaseificação dessa carga. o processo, de acordo com a invenção, compreende uma primeira etapa de mistura seguida de uma etapa de moagem e permite liberar uma suspensão de partículas de biomassa dispersadas no corte hidrocarbonado pesado de tamanho inferior a 500 mícrons.

Description

Relatório Descritivo da Patente de Invenção para "PROCESSO DE PREPARO DE UMA CARGA MISTA, CONTENDO A BIOMASSA E UM CORTE HIDROCARBONADO PESADO, VISANDO UMA GASEIFICAÇÃO POSTERIOR".

DOMÍNIO DA INVENÇÃO A presente invenção refere-se a um processo de preparo de uma carga de tipo biomassa, contendo matéria fibrosa lignocelulósica, em mistura com um corte hidrocarbonado pesado, visando alimentar uma unidade de gaseificação destinada, em particular, à produção de um gás de síntese.

Entende-se por corte hidrocarbonado pesado um corte com ponto de ebulição superior a 350°C, por exemplo um resíduo sob vácuo ou um corte dito HCO oriundo de uma unidade de craqueamento catalítico, ou uma mistura qualquer desses diversos cortes. A unidade de gaseificação produz um gás que contém essencialmente monóxido de carbono e hidrogênio, conhecido do técnico pelo nome de gás de síntese, denominado também às vezes “Syngaz” ou “Synthesis gaz”, segundo a terminologia anglo-saxônica.

Na seqüência do texto, conservaremos a denominação usual de gás de síntese. O gás de síntese permite em seguida recompor um conjunto de cortes hidrocarbonetos, notadamente um corte gasolina e um corte óleo combustível, por meio da síntese Fischer Tropsch. O gás de síntese pode também ser utilizado como vetor, visando a produção de energia, ou como matéria-prima para a produção de bases para a química e a petroquímica. A presente invenção não é ligada a uma utilização particular do gás de síntese, mas uma aplicação importante da presente invenção se situa na cadeia de produção de hidrocarbonetos de síntese, notadamente de gasolinas e de óleo combustível, a partir de uma matéria-prima constituída pelo menos em parte de biomassa, cadeia conhecida pela denominação de BTL. Mais precisamente, a biomassa utilizada como carga no âmbito da presente invenção é de tipo lignocelulósica, por exemplo cavacos de madeira de qualquer tipo, dejetos de palha ou de bagaço de cana-de-açúcar, ou qualquer outro tipo de resíduos lignosos.

Na seqüência do texto, utilizaremos como exemplo típico de carga lignocelulósica cavacos de madeira resultantes de um corte prévio. A etapa de corte não faz parte da presente invenção, mas pode em caso de necessidade ser-lhe acrescentada a montante.

Esses cavacos de madeira são geralmente entregues sob a forma de partículas de alguns centímetros, e podendo conter até 40% de água. Eles constituem a carga biomassa da qual se trata na seqüência do texto. Falar-se-á mais particularmente de plaquetas florestais, quando as partículas de madeira terão sensivelmente uma forma de paralelepípedo de dimensões típicas comprimento/largura/altura de 5 cm/2 cm/2 cm. A presente invenção permite o acondicionamento da carga bio-massa, visando o seu tratamento posterior em uma unidade de gaseificação, mais particularmente uma unidade de gaseificação em camada impulsionada que necessita de um tamanho de partículas na entrada da ordem de uma centena de mícrons. Entende-se, por acondicionamento da carga, no sentido da presente invenção, a constituição de uma suspensão de finas partículas de biomassa dispersadas no meio de um corte hidrocarbonado pesado, denominado às vezes pasta fluida “s/ur/y” na terminologia anglo-saxônica. A suspensão assim formada poderá também compreender além das partículas sólidas de biomassa, outras partículas sólidas de granulome-tria apropriada, tais como partículas de coque de petróleo ou partículas de carvão.

EXAME DA TÉCNICA ANTERIOR O técnico conhece o processo de termólise a temperaturas compreendidas entre 200 e 250°C e tempos de permanência da ordem de alguns minutos, visando preparar uma carga de tipo biomassa lignocelulósica para ser tratada em seguida em processos em camada fluidizada ou impulsionada, e notadamente em uma unidade de gaseificação com camada impulsionada. Em particular, é conhecido que a termólise doce, ou torrefação, modifica a estrutura da biomassa de tal maneira que as operações posterio- res de moagem se acham facilitadas. O pedido de patente FR 06/07.049 da requerente descreve um processo de preparo da biomassa visando alimentar uma unidade de gaseificação que recorre a uma pirólise doce ou torrefação a uma temperatura compreendida entre 250°C e 350°C.

Essa etapa de torrefação necessita de um fornecimento de calorias, e deve ser precedida de uma etapa de secagem realizada a uma temperatura inferior a 150°C, de preferência inferior a 120°C, permitindo chegar a uma tensão em água da biomassa a tratar da invenção de aproximadamente 10% em peso.

Na presente invenção, a secagem é realizada no decorrer da etapa de mistura entre a biomassa e o corte hidrocarbonado pesado. Resulta daí um ganho econômico substancial.

Além disso, a etapa de moagem da biomassa no processo, segundo o pedido pré-citado, necessita de um resfriamento do sólido, de maneira a evitar qualquer risco de combustão desse sólido ao ar ambiente. O fato é que, na presente invenção, a etapa de moagem ocorre não sobre a biomassa sozinha, mas sobre uma mistura de biomassa, e de corte hidro-carbonado envolvendo as partículas de biomassa, faz cair essa dificuldade de resfriamento.

Esse ponto tem um impacto muito importante sobre a economia do presente processo que é nitidamente mais favorável do que aquele da técnica anterior baseado em uma torrefação das partículas de biomassa.

O processo, de acordo com a presente invenção, libera partículas de biomassa de tamanho inferiores a 500 mícrons sob a forma de uma suspensão dessas partículas dispersadas em um corte hidrocarbonado pesado, tal como um resíduo sob vácuo, ou um corte de tipo HCO. DESCRIÇÃO SUMÁRIA DAS FIGURAS A figura 1 representa um esquema do processo de pré-trata-mento, de acordo com a invenção, que serve de suporte à descrição detalhada a seguir. As linhas marcadas em pontilhado correspondem a elementos opcionais. A figura 2 é uma representação esquemática da unidade empregada para realizar a etapa de mistura. A figura 3 é uma representação esquemática da unidade empregada para realizar a etapa de moagem.

DESCRIÇÃO SUMÁRIA DA INVENÇÃO A presente invenção refere-se a um processo de pré-tratamento de uma carga que consiste em uma mistura de matéria lignocelulósica e de um corte hidrocarbonado pesado visando seu tratamento posterior em uma unidade de gaseificação, mais particularmente em camada impulsionada. A matéria-prima lignocelulósica é constituída de madeira ou de dejetos vegetais, tais como resíduos de tratamento de beterraba, de canas-de-açúcar, ou outros vegetais utilizados para a produção de açúcar ou de etanol. Essa matéria-prima está geralmente disponível sob a forma de pla-queta ou de cavacos de dimensão máxima típica compreendida entre 0,5 cm e 5 cm, e com um teor em água compreendido em 10% e 40% em peso.

Alguns exemplos não limitativos de matéria biomassa lignocelulósica são dados abaixo: - resíduos de exploração agrícola (palha...); - resíduos de exploração florestal (produtos de primeira clarifica- ção); - produtos de exploração florestal; - culturas consagradas (cortes de curta rotação); - resíduos de tratamento de beterraba, de canas-de-açúcar... O processo de pré-tratamento de matéria de tipo biomassa lignocelulósica, de acordo com a presente invenção supõe que a biomassa esteja disponível sob a forma de cavacos de tamanho compreendido entre 0,5 e 5 cm. Eventualmente, uma etapa de moagem primária ou de um reta-Ihamento será necessária para atingir esse tamanho de cavacos, mas ela não faz parte da presente invenção. O corte hidrocarboneto utilizado pode ser um corte dito resíduo sob vácuo, ou um corte HCO oriundo de uma unidade de craqueamento catalítico, ou mesmo mais geralmente, um corte hidrocarbonado que seja sim- plesmente bombeável às condições de estocagem em refinarias. O corte hidrocarboneto que permite constituir a suspensão pode também ser uma mistura em qualquer proporção dos diversos cortes citados.

Trata-se preferencialmente de um corte pesado, no sentido de seu ponto de ebulição inicial ser superior a 350°C. Em geral, esse corte tem uma viscosidade inferior a 300 cSt à temperatura de 150°C. A suspensão assim constituída pode ser utilizada como carga de alimentação de uma unidade de gaseificação em camada impulsionada, visando produzir um gás de síntese. O processo de tratamento de matéria de tipo biomassa lignoce-lulósica, de acordo com a invenção, permite liberar uma suspensão de partículas dessa biomassa de tamanho máximo inferior a 500 mícrons, dispersadas em um corte hidrocarbonado pesado de ponto de ebulição inicial superior a 350°C, consistindo na seqüência da seguinte etapa: - uma etapa (1) de mistura da biomassa com o corte hidrocarbonado pesado, de maneira a atingir uma taxa de umidade das partículas de biomassa inferior a 10% em peso, preferencialmente inferior a 5% em peso, e uma temperatura da mistura compreendida entre 200 e 300°C; - uma etapa (2) de moagem da mistura de biomassa e do corte hidrocarbonado pesado, permitindo reduzir as partículas de biomassa a um tamanho inferior a 500 mícrons, a suspensão formada tendo um teor em biomassa inferior a 30% em peso; - uma etapa (3) de alimentação da unidade de gaseificação pela suspensão formada na etapa (2) a uma temperatura compreendida entre 200 e 300°C.

Preferencialmente, a etapa de mistura é realizada a uma temperatura compreendida entre 250°C e 280°C em um tempo de permanência compreendido entre 1 e 20 minutos, e de maneira ainda preferida compreendida entre 5 e 15 minutos. O processo, de acordo com a invenção, permite, portanto, produzir uma suspensão de partículas de tipo biomassa lignocelulósica, dispersadas em um corte hidrocarbonado pesado, o tamanho das partículas na suspensão es- tando preferencialmente compreendida entre 200 e 500 mícrons. É possível, permanecendo no âmbito da presente invenção, introduzir em mistura com as partículas de biomassa das partículas de coque de petróleo ou de carvão em quaisquer proporções, com, todavia, um mínimo de partículas de biomassa superior a 5% em peso na mistura. Essas partículas diferentes das partículas de biomassa podem ser introduzidas seja no nível da etapa de mistura, seja no nível da etapa de moagem, seja enfim a jusante dessa etapa de moagem. DESCRIÇÃO DETALHADA DA INVENÇÃO.

Nessa parte do texto, damos uma descrição do processo, de acordo com a invenção, por meio da figura 1, na qual se faz aparecer em pontilhado os elementos facultativos. A carga lignocelulósica (fluxo 1) sofre, se necessário, uma etapa de moagem grosseira, ou recorte, no moedor primário (D) que leva o tamanho das partículas de biomassa a valores inferiores a 5 cm. A forma típica das partículas de biomassa é aquela de uma plaqueta de aproximadamente 5 cm de comprimento, 2 cm de largura e 2 cm de espessura.

Etapa (1) de mistura Na saída da etapa facultativa de recorte, a carga representada pelo fluxo (2) alimenta a unidade de mistura (Μ). O corte hidrocarbonado pesado é introduzido na unidade de mistura pelo fluxo (8). A unidade de mistura é um compartimento fechado, agitado e que trabalha à pressão atmosférica da qual uma representação esquemática é dada na figura 2. O objetivo da unidade de mistura (M) é, por um lado, de realizar uma mistura tão íntima quanto possível das partículas de biomassa (2) com o corte hidrocarbonado pesado (8), e de reduzir o teor em água dessa carga a um valor inferior a 10% em peso, e preferencialmente inferior a 5% em peso.

Uma certa quantidade de água é liberada durante a mistura pelo fluxo (6).

As condições operacionais preferidas para a realização da etapa de mistura são uma temperatura compreendida entre 200°C e 300°C, e pre- ferencialmente compreendida entre 250°C e 280°C, e um tempo de permanência das partículas de biomassa compreendido entre 1 e 20 minutos, e preferencialmente compreendido entre 5 e 15 minutos. O valor do tempo de permanência depende principalmente do tamanho das partículas de biomassa. A título indicativo, para plaquetas de dimensão comprimen-to/largura/altura de respectivamente 5 cm/2 cm/2 cm, o tempo de permanência da etapa de mistura está compreendido entre 5 e 15 minutos. O corte hidrocarbonado pesado (8) é aquecido geralmente por traçagem ao vapor antes de ser injetada na unidade de mistura (M), por meio do conduto (22) a uma temperatura compreendida entre 250 e 350°C. A temperatura de entrada do corte hidrocarbonado pesado é calculada, de maneira que a temperatura de mistura, após evacuação do vapor d’água, esteja compreendida entre 200°C e 300°C, e preferencialmente compreendida entre 250°C e 280°C. O choque térmico, resultante da colocação em contato entre as partículas de biomassa (2) à temperatura ambiente e o corte hidrocarbonado (8) a uma temperatura compreendida entre 250°C e 350°C, leva a uma primeira fragilização mecânica da biomassa.

Por outro lado, a liberação da água contida nos poros das partículas de biomassa é acompanhada de um aumento da pressão interna dos poros. Esse aumento de pressão interna tem por conseqüência favorecer a difusão da água do núcleo das partículas de biomassa para o exterior e contribuir também para fragilizar a biomassa. A unidade de mistura (M) é constituída de um compartimento (21) mantido à temperatura desejada por um sistema dito de duplo envoltório, tal como representado na figura 2. O fluido de aquecimento que circula nas tubulações (29) é geralmente o vapor a uma temperatura superior à temperatura de mistura. O compartimento (21) tem geralmente uma forma estreita com uma relação altura sobre diâmetro compreendida em 10 e 2, e preferencialmente compreendida entre 5 e 2,5. A forma estreita permite uma transferên- cia térmica suficiente para manter a temperatura apesar das reações endo-térmicas que podem ocorrer, quando da mistura entre as partículas de bio-massa e o corte hidrocarbonado pesado.

As partículas de biomassa sólida são introduzidas no compartimento (21) por gravidade, por meio da tubulação de entrada (23) e colocado em contato íntimo com o corte hidrocarboneto pesado por meio de um agitador mecânico com pás múltiplas (26), tal como, por exemplo, aquele representado esquematicamente na figura 2. A velocidade de rotação do agitador (26) está geralmente compreendida entre 1 e 20 rpm. A vazão de alimentação das partículas de biomassa é regulada por pesagem por meio de um reservatório de estocagem montado sobre balanças situado acima do misturador (M) (não representado na figura 2). O corte hidrocarbonado é introduzido na unidade pelo conduto (22) e a água é evacuada pelo conduto (25).

As partículas de biomassa misturada com o corte hidrocarbonado pesado são evacuadas da unidade de mistura pelo conduto (24).

Deve ser observado que a etapa de mistura leva a um revestimento das partículas de biomassa pelo corte hidrocarboneto líquido que tem dois efeitos positivos: 1) as partículas de biomassa são assim protegidas do oxigênio do ar, em particular quando de sua transferência para a etapa seguinte de moagem. Portanto, não é necessário utilizar um gás inerte para realizar essa transferência; 2) o hidrocarboneto líquido que envolve a partícula de biomassa permite uma excelente transferência de calor, e, portanto, a realização de um choque térmico brutal e a evaporação consecutiva da água contida nas partículas de biomassa. A água que deixa as partículas de biomassa passa através da camada de hidrocarboneto, envolvendo essas partículas devido à pressão interna. Resulta desse processo a formação de uma espuma, foi experimentalmente observado que a agitação mecânica pelas pás permite quebrar essa espuma, e melhorar assim a taxa de transferência do vapor d’água a par- tir das partículas em direção à saída da unidade de mistura. O gás evacuado pelo conduto (25) contém majoritariamente água (> 60% em vol) e também alguns produtos orgânicos leves (metanol, furfural, ácido acético,...). O fluxo (3) que deixa a unidade de mistura (M) é constituído de uma fase contínua de hidrocarbonetos, contendo partículas de biomassa a uma temperatura compreendida entre 200°C e 300°C, preferencialmente entre 25°C e 280°C. Esse fluxo (3) é enviado, sem resfriamento na unidade de margem (B), seja - por meio de uma bomba líquido/sólido sem resfriamento, quando as partículas de biomassa têm um tamanho compatível com um bombe-amento, isto é, tipicamente da ordem do cm para um corte hidrocarbonado pesado de tipo resíduo sob vácuo; - por gravidade, quando o tamanho das partículas de biomassa é superior, em particular quando se trata de plaquetas florestais de compri-mento/largura/altura respectivamente 5 cm/2 cm/2 cm.

Etapa (2) de moaaem A biomassa assim tratada na saída da etapa de mistura é de maneira notável, muito mais fácil de moer do que a biomassa simplesmente secada por contato com um gás quente.

Isto provém em parte devido à biomassa ser fragilizada pelo choque térmico realizado quando da etapa de mistura.

Com efeito, a velocidade de aquecimento das partículas de biomassa em contato com o corte hidrocarbonado pesado é da ordem de 10 a 100 vezes mais elevada do que em contato com um gás.

Ao invés de se aquecer em 2-5 minutos, o que seria o caso com o aquecimento, segundo a técnica anterior por colocação em contato com um gás quente, a elevação de temperatura ocorre em alguns segundos. Essa rápida elevação de temperatura leva a uma fragilização das partículas de biomassa e a uma evaporação da umidade sob a forma de vapor “pressurizado”. A ejeção mais ou menos brutal desse vapor pressurizado no exterior dos poros das partículas de biomassa contribui também para a fragilização mecânica.

Independentemente do mecanismo exato da fragilização das partículas de biomassa, a energia exigida pela etapa de moagem é nitidamente reduzida em relação ao que ela seria em conseqüência de uma secagem, segundo a técnica anterior. A título de ilustração, podem ser citados os seguintes valores de consumo energético para reduzir tipicamente o tamanho das partículas de biomassa em média de 20 mm a 1 mm, para diferentes níveis de umidade das partículas da biomassa: - biomassa a 30% de umidade: 90 KWh/tonelada; - biomassa a 10% de umidade: 50 KWh/tonelada; - biomassa a 5% -10% de umidade: 30 KWh/tonelada. A unidade de moagem pode ser descrita da seguinte maneira, por meio da figura 3: a carga é injetada pelo conduto (12) situado na periferia de um envoltório estático denominado estator (11). Um cilindro rotativo denominado rotor (14), equipado com protrusões contundentes (15), fica situado no interior e de maneira sensivelmente concêntrica no estator (11). O estator (11) é equipado com protrusões contundentes (16). O rotor (14) comporta sob uma parte de sua superfície interna protrusões contundentes (15) de forma complementar àquelas do estator (11), e sobre uma outra parte de sua superfície uma grade perfurada (ou um gradeado) (17) da qual os orifícios têm uma dimensão única.

Por forma complementar das protrusões contundentes (15 e 16), é preciso compreender que é impossível a uma partícula não ser tomada em cisalha entre protrusões (15 e 16) do rotor (14) e do estator (11). A carga a moer é cisalhada entre as protrusões do rotor e do estator, e partida em pelo menos duas partículas de tamanho inferior.

Quando as partículas têm um tamanho suficientemente pequeno, elas passam através da grade perfurada (17) que exerce o papel de peneira. A dimensão máxima das partículas moídas pode ser mais importante, pelo menos em uma certa direção, que a passagem da grade (17). É em particular o caso das partículas em forma de fósforo. O tamanho dos orifícios da grade (17) deve, portanto, ser inferior ao tamanho máximo admitido para as partículas após moagem. Esse desvio de tamanho depende principalmente do tipo de biomassa tratado. O espaço compreendido entre o rotor (14) e o estator (11) é ocupado pela mistura líquido/partícula de biomassa. Uma saída (18) situada na ponta mais alta do estator permite evacuar qualquer gás eventualmente contido no moedor ao acionamento desse moedor. A mistura após moagem é evacuada pelo conduto (13).

Para manter a temperatura ao nível requerido, o rotor (14) e o estator (11) são aquecidos por um sistema com dupla parede ou de tipo serpentina no qual circula um fluido quente geralmente o vapor. O sistema de aquecimento não está representado na figura 3.

As protrusões (15 e 16) contundentes do rotor (14) e do estator (11) podem ter formas de lâminas (fala-se também de facas), ou de pavês (fala-se então de martelos), cujas arestas são agudas e eventualmente inclinadas ou curvadas para acentuar o efeito de cisalha. As formas de tipo facas afiadas com arestas retas ou curvas são preferidas, pois permitem partir as fibras vegetais por um cisalhamento mais importante. A presença de hidro-carbonetos líquidos no meio da mistura a moer, devido à sua condutividade térmica importante, impede a formação de pontos quentes, quando da moagem, de modo que a temperatura da biomassa não ultrapassa uma temperatura máxima de 300°C, e preferencialmente de 280°C em qualquer ponto no interior do moedor. O binário de funcionamento da unidade de moagem pode ser avaliado por um aumento de 50% em relação ao equipamento que trabalha sobre partículas de biomassa sozinhas.

Ao acionamento do moedor, o corte hidrocarbonado líquido é enviado em uma primeira etapa sozinha pelo conduto (12) de maneira a purificar o aparelho de qualquer traço de gás por abertura da válvula sobre a saída (18). Quando o moedor está inteiramente cheio de líquido, é possível introduzir então a mistura corte hidrocarboneto e partículas de biomassa por meio do conduto (12).

Quando a granulometria buscada para as partículas de biomassa é fina, é preferível utilizar uma sucessão de dois ou três moedores regulados com granulometrias cada vez mais finas. A razão do diâmetro inicial/diâmetro final está geralmente compreendida entre 50 e 10 por unidade de moagem, essa razão diminuindo, quando as granulometrias se tornam mais finas.

Em outros termos, os diferentes moedores utilizados terão razões diâmetro inicial sobre diâmetro final cada vez menores no sentido do processo.

Assim, para passar de uma plaqueta de comprímento/largura/al-tura respectivamente 5 cm/2 cm/2 cm, a um pó de granulometria máxima 200 mícrons, é preferível utilizar 2 moedores, por exemplo um primeiro com um tamanho de grade de 2 mm (razão de 25), e um segundo com um tamanho de grade 180 mícrons (razão de 11). A noção de granulometria do pó é entendida por referência ao diâmetro médio das partículas que constituem esse pó. Esse diâmetro médio é definido de maneira usual como o diâmetro de uma partícula esférica que tem a mesma relação superfície sobre volume que a partícula considerada (que pode ter uma forma não esférica). A suspensão pode também comportar além das partículas de biomassa de outros tipos de partículas, tais como, por exemplo, partículas de coque de petróleo, ou partículas de carvão.

Essas partículas anotadas (7) na figura 1 podem ser introduzidas, seja no nível da etapa de mistura (M), seja no nível da etapa de moagem (B), seja eventualmente a jusante da etapa de moagem (isto necessita então de um outro misturador). A suspensão assim constituída, seja unicamente a partir de partículas de biomassa, seja em mistura com outras partículas sólidas, tais como partículas de coque ou mesmo de carvão, tem um teor global em partículas sólidas que representa de 5% a 30% em peso.

Transferência da mistura moída em direção à unidade de gaseificação. O produto obtido após a etapa de moagem (2) é uma suspensão de partículas de biomassa dispersadas em um corte de hidrocarboneto líquido pesado (anotado fluxo (4) na figura 1).

Uma característica importante da suspensão obtida é de poder ser bombeada e injetada no gaseificador sob pressão (geralmente superior a 3 MPa (30 bars) com 1 bar = 105 Pascal), o que requer uma viscosidade da ordem de 100-300 cSt (abreviatura de centistokes, seja 1/100 de stokes), segundo as bombas e as tecnologias de injetor. A viscosidade da suspensão pode ser ajustada com a temperatura, todavia, esta deve tanto quanto possível permanecer inferior a aproximadamente 300°C para evitar qualquer risco de craqueamento do corte hi-drocarboneto. Esse craqueamento aumentaria com efeito o risco de sujeira das instalações por depósito de coque. A granulometria das partículas de biomassa (e eventuais outras partículas sólidas) é inicialmente escolhida de maneira a ser compatível com a tecnologia de bomba e de injeção na unidade de gaseificação.

No âmbito da invenção, um tamanho médio mínimo de 200 pm (mícrons) é preferido para limitar o custo de moagem. Inversamente, um tamanho máximo de 500 pm é preferido para a homogeneidade dos escoamentos (ausência de sedimentação, por exemplo).

Os esforços de reatividade na unidade de gaseificação são também a considerar, mas não são, em geral, o fator limitador para as reações de gaseificação sob pressão. A biomassa é uma matéria muito reagente e partículas de tamanho médio compreendido entre 200 e 500 pm são perfei-tamente adaptadas à unidade de gaseificação posterior. A presente invenção permite assim conseguir uma suspensão de partículas de biomassa de tamanho inferior a 500 mícrons, e preferencialmente compreendido entre 200 e 500 mícrons, dispersadas em um corte hidrocarboneto pesado de ponto de ebulição inicial superior a 350°C. A suspensão é em seguida injetada em contínuo no gaseificador à temperatura de mistura, seja entre 200 e 300°C. A pressão de injeção está compreendida entre 2.4 MPa (20 e 40 bars) (1 bar = 105 Pascal), o que permite reduzir o tamanho dos equipamentos e dispor de uma pressão superior às pressões requeridas a jusante do gaseificador (unidade de síntese FT ou turbinas para a produção de eletrici- dade). A colocação em pressão ocorre após a etapa de moagem por meio de uma bomba (S). Essa colocação em pressão é muito econômica, pois é realizada com uma simples bomba contrariamente às tecnologias em partículas secas que necessitam da pressurização alternada de peneiras recipientes com facho de funil de alimentação (lock-hoppers) por gases neutros. Na saída da bomba (S), recupera-se um fluxo (5) pronto para ser injetado na unidade de gaseificação a jusante (não representada na figura 1). EXEMPLOS

Testes realizados na escala laboratório mostraram que é possível conseguir a partir de cavacos de madeira, cuja maior dimensão é inferior a 1 cm, e de um resíduo sob vácuo (anotado em resumo RSV) de densidade 1,037 kg/m3 e de ponto de ebulição superior a 350°C, uma suspensão de partículas de madeira de tamanho compreendido entre 200 e 400 mícrons dispersadas no corte RSV. A suspensão obtida tem uma concentração mássica em madeira de 10%, e uma viscosidade inferior a 300 cSt (obtida para uma temperatura superior a 175°C).

Um balanço matéria extrapolado na escala industrial, segundo o esquema do processo da figura 1, é dado abaixo: REIVINDICAÇÕES

Claims

1. Processo de pré-tratamento de matéria de tipo biomassa lig-nocelulósica disponível sob a forma de plaquetas de tamanho máximo compreendido entre 0,5 cm e 5 cm, visando alimentar uma unidade de gaseificação, consistindo na seqüência da seguinte etapa: - uma etapa (1) de mistura da biomassa com um corte hidrocar-bonado pesado de ponto de ebulição inicial superior a 350°C, aquecida a uma temperatura compreendida entre 250°C e 350°C, de maneira a atingir uma taxa de umidade das partículas de biomassa inferior a 10% em peso, preferencialmente inferior a 5% em peso, e uma temperatura da mistura compreendida entre 200 e 300°C; - uma etapa (2) de moagem da mistura obtida no final da etapa (1), permitindo reduzir as partículas de biomassa a um tamanho inferior a 500 mícrons, a suspensão formada tendo um teor em biomassa inferior a 30% em peso; - uma etapa (3) de alimentação da unidade de gaseificação pela suspensão formada na etapa (2) a uma temperatura compreendida entre 200 e 300°C.

2. Processo de pré-tratamento de matéria de tipo biomassa lig-nocelulósica de acordo com a reivindicação 1, no qual a etapa (1) de mistura é realizada a uma temperatura compreendida entre 250 - 280°C com um tempo de permanência compreendido entre 1 e 20 minutos, e preferencialmente compreendido entre 5 e 15 minutos.

3. Processo de pré-tratamento de matéria de tipo biomassa lig-nocelulósica de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 2, no qual o tamanho das partículas de biomassa na suspensão no final da etapa (2) está compreendido entre 200 e 500 mícrons.

4. Processo de pré-tratamento de matéria de tipo biomassa de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 3, no qual a etapa de mistura (1) é realizada em um misturador (M), cuja relação altura sobre diâmetro está compreendida entre 10 e 2, e preferencialmente compreendida entre 5 e 2,5.

5. Processo de pré-tratamento de matéria de tipo biomassa de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 4, no qual a etapa de moa-gem (2) é realizada em um equipamento de moagem (B) que consiste essencialmente em um rotor em rotação no interior de um estator munidos ambos de protrusões contundentes complementares.

6. Processo de pré-tratamento de matéria de tipo biomassa de acordo com a reivindicação 5, no qual as protrusões contundentes que equipam o rotor e o estator do equipamento de moagem têm a forma de facas afiladas, com arestas retas ou curvas.

7. Processo de pré-tratamento de matéria de tipo biomassa de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 6, no qual o corte hidrocarbo-neto pesado é um resíduo sob vácuo (RSV), ou um corte HCO oriundo de uma unidade de craqueamento catalítico, ou uma mistura qualquer desses cortes.

8. Processo de pré-tratamento de matéria de tipo biomassa de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 7, no qual a suspensão é constituída ao mesmo tempo de partículas de biomassa e de partículas de coque de petróleo ou carvão, em quaisquer proporções, o conjunto das partículas sólidas representando entre 5% em peso e 30% em peso da suspensão.

9. Processo de pré-tratamento de matéria de tipo biomassa de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 8, no qual a suspensão é constituída ao mesmo tempo de partículas de biomassa e de partículas de coque de petróleo ou carvão, as partículas diferentes das partículas de biomassa sendo introduzidas no misturador (M).

10. Processo de pré-tratamento de matéria de tipo biomassa de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 8, no qual a suspensão é constituída ao mesmo tempo de partículas de biomassa e de partículas de coque de petróleo ou carvão, as partículas diferentes das partículas de biomassa sendo introduzidas no moedor.

11. Processo de pré-tratamento de matéria de tipo biomassa de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 9, no qual a redução de tamanho das partículas de biomassa no nível da etapa de moagem (2) é realizada por meio de duas ou três unidades de moagem em série, os moedores operando com uma relação diâmetro inicial sobre diâmetro final compre- endida entre 10 e 50, e essa relação sendo decrescente, quando passa de um moedor ao seguinte no sentido do processo.

12. Processo de gaseificação em camada impulsionada que utiliza como carga a suspensão de partículas de biomassa em um corte hidro-carboneto pesado, as partículas de biomassa sendo oriundas do pré-tratamento como definido em qualquer uma das reivindicações 1 a 11.