ES2339321A1 - Sistema de control de la presion y temperatura de un reactor o conjunto de reactores quimicos. - Google Patents
Sistema de control de la presion y temperatura de un reactor o conjunto de reactores quimicos. Download PDFInfo
- Publication number
- ES2339321A1 ES2339321A1 ES200803272A ES200803272A ES2339321A1 ES 2339321 A1 ES2339321 A1 ES 2339321A1 ES 200803272 A ES200803272 A ES 200803272A ES 200803272 A ES200803272 A ES 200803272A ES 2339321 A1 ES2339321 A1 ES 2339321A1
- Authority
- ES
- Spain
- Prior art keywords
- reactor
- control system
- pressure
- steam
- temperature
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J19/00—Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
- B01J19/0006—Controlling or regulating processes
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J3/00—Processes of utilising sub-atmospheric or super-atmospheric pressure to effect chemical or physical change of matter; Apparatus therefor
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E50/00—Technologies for the production of fuel of non-fossil origin
- Y02E50/30—Fuel from waste, e.g. synthetic alcohol or diesel
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Processing Of Solid Wastes (AREA)
- Organic Low-Molecular-Weight Compounds And Preparation Thereof (AREA)
Abstract
Sistema de control de la presión y temperatura de un reactor o conjunto de reactores químicos. La presente invención se refiere a un sistema de control de temperatura y presión de, al menos, un reactor químico, caracterizado por emplear el propio agua de proceso como refrigerante así como por comprender, al menos, los siguientes dispositivos: (a) un depósito con al menos un dispositivo de regulación de presión; (b) un conducto de unión entre dicho depósito y el reactor; (c) un dispositivo de inyección de condensados al reactor, a un reactor que incorpora dicho sistema y a su uso en un proceso químico, y especialmente en un proceso de carbonización hidrotermal que se realiza en un reactor de flujo invertido.
Description
Sistema de control de la presión y temperatura
de un reactor o conjunto de reactores químicos.
La presente invención se enmarca en el
desarrollo de sistemas de control de las condiciones de presión y
temperatura de un reactor o de un conjunto de reactores
químicos.
En los últimos años, debido a la necesidad
creciente de satisfacer la demanda energética de los países
industrializados, numerosos estudios se han dirigido al fomento de
nuevas fuentes de energía, de naturaleza renovable, con objeto de
disminuir los efectos ambientales adversos asociados al continuo
desarrollo industrial.
De entre estas fuentes, una de las más
estudiadas ha sido, sin duda, la biomasa. En general, se entiende
por biomasa la fracción orgánica biodegradable presente en productos
de orígenes diversos como, por ejemplo, residuos municipales o
derivados de industrias agrícolas o forestales. Entre las
principales alternativas que existen para su aprovechamiento
energético cabe destacar su utilización como materia de partida para
la elaboración de combustibles para el transporte, así como su uso
como fuente de calor y electricidad.
Si bien han sido muchas las tecnologías
desarrolladas en este campo en los últimos años, recientemente el
equipo del Profesor Markus Antonietti del Instituto Max Planck ha
presentado un nuevo método de aprovechamiento de la biomasa, de gran
eficacia, que se basa en la carbonización hidrotermal de la misma
(Elton Jacquot, J., "Back in Black: Using hydrothermal
Carbonization to clean Emissions", 2007, Science &
Technology). El proceso HTC consiste, básicamente, en someter a una
solución acuosa de biomasa, en presencia de un catalizador, a
temperaturas de unos 180 a 210ºC y presiones de 10 a 19 bar
obteniéndose, al cabo de unas 4 a 24 h, un producto de estructura
similar al carbón. Una vez activado, es un proceso espontáneo y
exotérmico, que libera, aprovechando la alta estabilidad
termodinámica del agua, hasta un tercio de la energía almacenada, en
forma de carbohidratos, en la biomasa.
Su principal ventaja, frente a otros métodos
anteriormente descritos en la bibliografía, es su gran sencillez. Al
contrario que en otros procesos de carbonización, en los cuales es
necesario llevar a cabo una etapa de alto consumo energético para el
acondicionamiento y secado previo de la biomasa (WO 2003/002690), la
carbonización hidrotermal permite la utilización como materia prima
de biomasa húmeda, lo cual supone un importante ahorro en los costes
de operación.
Ya en el año 1943, en ES 0160612, se describía
un proceso de carbonización de la biomasa en presencia de agua, en
el cual la biomasa, en este caso residuos vegetales, era colocada en
unas retortas previamente humedecidas a las que se inyectaba vapor
recalentado hasta alcanzar temperaturas de 180 a 220ºC y presiones
de 2 a 10 atm.
Años más tarde, en US 4579562, se presentaba una
nueva alternativa para llevar a cabo el proceso de carbonización. En
este caso, la reacción se llevaba a cabo en continuo, en un reactor
de flujo en contracorriente, en el cual el sólido entraba en
contacto con un líquido a temperaturas de 204ºC a 343ºC y presiones
suficientemente elevadas como para impedir la ebullición del
agua.
A diferencia del sistema anterior, en JP
2002/059118, la biomasa es introducida en un autoclave donde es
sometida a un tratamiento a presión y altas temperaturas, en
presencia de agua. Una vez transcurrido el tiempo requerido para su
transformación, el reactor se deja enfriar y es abierto para extraer
el producto final de la reacción.
Una característica común a todos los métodos
anteriormente descritos es la importancia de trabajar bajo unas
condiciones estables y adecuadas de operación.
El objetivo de la presente invención es un nuevo
sistema de control de las condiciones de presión y temperatura de un
reactor o de un conjunto de reactores químicos que contienen en su
interior una solución acuosa a una temperatura cercana a su
temperatura de evaporación a la presión del proceso. Asimismo, este
sistema de control se basa, principalmente, en la utilización del
propio agua de proceso para la refrigeración y estabilización de la
temperatura a lo largo del reactor o conjunto de reactores.
Una realización preferente de esta invención se
encuentra dirigida a un sistema de control de presión y temperatura
de un proceso de carbonización hidrotermal, en adelante proceso HTC
(del inglés, Hydrothermal Carbonization).
El nuevo sistema de control de la presión y
temperatura de un reactor o de un conjunto de reactores químicos
basado, fundamentalmente, en la utilización del propio agua de
proceso como refrigerante. Mediante este sistema, de gran sencillez,
es posible controlar la temperatura y presión del reactor o
reactores sin necesidad de utilizar dispositivos móviles o
superficies de intercambio de calor en su interior, los cuales
presentan a menudo el inconveniente de acumular depósitos indeseados
en su superficie al cabo de un cierto tiempo de operación. La
eliminación de dichos dispositivos móviles supondrá por tanto un
ahorro importante en cuanto al coste y el tiempo requeridos para su
limpieza y mantenimiento.
A su vez, otra de las desventajas que implica el
disponer de superficies de intercambio de calor en el interior del
reactor o reactores es la introducción de gradientes de temperatura
entre el refrigerante y el medio de reacción y la mayor dificultad
que ello supone respecto al control de la temperatura del proceso.
Gracias al sistema de control de temperatura y presión de la
presente invención, es posible utilizar el agua del propio proceso
para disminuir la temperatura del reactor o reactores,
consiguiéndose así una temperatura uniforme de la solución acuosa de
su interior. Además, al aprovecharse el calor latente de evaporación
del agua, se logra obtener una gran capacidad de refrigeración del
sistema, al mismo tiempo que se consigue una buena estabilidad de
las condiciones requeridas de presión y temperatura.
Por otra parte, una ventaja adicional de la
presente invención es la posibilidad que presenta de recuperar parte
de la entalpía del vapor generado durante la reacción,
preferentemente mediante el uso de una turbina de vapor y/o mediante
su condensación en un intercambiador de calor, pudiéndose aprovechar
así el calor liberado en dicho equipo para su uso en otros procesos
o aplicaciones térmicas.
Asimismo, una parte adicional del vapor generado
podrá utilizarse para precalentar la materia prima alimentada al
proceso, tanto mediante su inyección directa a dicha materia prima,
como de manera indirecta a través de un intercambiador de calor.
Si bien el sistema de control presentado puede
ser aplicado a diversos tipos de reactores y procesos, se encuentra
preferentemente dirigido al proceso HTC, tanto si el mismo se lleva
a cabo en reactores de tipo continuo, como si se desarrolla en
reactores de tipo discontinuo.
La presente invención se refiere a un sistema de
control de la temperatura y presión de un reactor o de un conjunto
de reactores químicos, caracterizado por emplear el propio agua de
proceso como refrigerante así como por comprender, al menos, los
siguientes dispositivos:
- a)
- un depósito (en adelante, depósito de regulación de presión) con al menos un dispositivo de regulación de presión;
- b)
- un conducto de unión entre dicho depósito de regulación de presión y el reactor o conjunto de reactores y;
- c)
- un dispositivo de inyección de condensados al reactor o conjunto de reactores químicos.
\vskip1.000000\baselineskip
Gracias a estos dispositivos, será posible
mantener el reactor o conjunto de reactores bajo unas condiciones
adecuadas de presión y de temperatura durante todo el tiempo que
dure el proceso.
- \bullet
- El sistema de control de la invención puede comprender además, al menos un sistema de recuperación de la entalpía del vapor y/o gases generados en el reactor. Dicho sistema de recuperación de la entalpía del vapor y/o gases generados en el reactor puede ser, al menos, una turbina.
- \bullet
- El sistema de control de la invención puede comprender además, al menos un equipo de refrigeración del vapor y/o gases generados en el reactor. Esté equipo de refrigeración puede ser, al menos, un condensador. Dicho condensador puede comprender, además, un dispositivo de evacuación de aire y/o gases.
\vskip1.000000\baselineskip
Según realizaciones adicionales el sistema de
control, de la invención puede comprender, además, al menos un
depósito de almacenamiento de condensados. Este depósito de
regulación de presión puede comprender, además, al menos una entrada
y al, menos, una salida de condensados, así como al menos una salida
de vapor y/o gases situada en la parte superior de dicho
depósito.
El depósito del sistema de control de la
invención puede comprender, además, al menos uno de los siguientes
dispositivos: válvula de regulación de presión, sonda de presión,
sonda de temperatura, sonda de nivel, desaireador, rompedor de vacío
o válvula de seguridad.
En el sistema de control definido, el conducto
de unión entre el reactor y el depósito puede desembocar, según
realizaciones particulares a dicho depósito de regulación de presión
por debajo de su superficie de condensados.
Además, según realizaciones particulares, el
conducto de unión (b) comprende, al menos, una válvula de corte.
Según realizaciones particulares adicionales, el
sistema de control comprende, además, un sistema de inyección de
vapor al reactor.
Según realizaciones particularer adicionales, el
sistema comprende, además, al menos un dispositivo externo generador
de vapor, que puede ser, por ejemplo, una caldera.
El depósito de regulación de presión consiste,
preferentemente, en un depósito (1) independiente del reactor que
comprende al menos una entrada de gases y/o vapor (2) situada, de
manera preferente, en la parte inferior del depósito, sumergida en
la zona de condensados. Asimismo, el depósito comprende al menos una
entrada (3) y, al menos, una salida (4) de condensados así como,
situada en su parte superior, al menos una salida de vapor y/o gases
(5) con al menos un dispositivo de regulación de presión. Este
dispositivo de regulación de presión consiste, en su realización
preferente, de al menos una válvula de regulación de presión, la
cual se encarga de controlar la presión del depósito de manera
continua, en función del valor indicado por un sensor de presión
ubicado en el mismo depósito o en su conducto de salida. Así, la
presión de dicho dispositivo de regulación de presión se ajusta en
función de la presión requerida para el proceso y, a su vez, su
valor de consigna se ajusta al valor resultante de restar a dicha
presión requerida para el proceso, la presión de la columna de agua
correspondiente al nivel de condensados del interior del depósito de
regulación de presión. Este valor de consigna podrá ajustarse
electrónicamente, en el caso de incorporar un regulador electrónico,
o bien de manera manual si se tratase de un dispositivo
mecánico.
De manera adicional, y en una realización
preferente del depósito (1), éste estará equipado, en su parte
superior, con al menos uno de los siguientes dispositivos: válvula
adicional de regulación de presión, sonda de presión, sonda de
temperatura, sonda de nivel, desaireador, rompedor de vacío, así
como de una válvula de seguridad. Asimismo, podrá disponer, en la
zona de condensados, de una sonda adicional de temperatura.
Una vez se ha alcanzado el valor de consigna de
la válvula de regulación de presión, dicha válvula comienza poco a
poco a abrirse dejando paso al vapor y/o gases acumulados en el
interior del depósito (1). De este modo, se consigue mantener
siempre un valor estable de presión, comprendido dentro del
intervalo de control de la válvula de regulación. Por otra parte, y
como consecuencia de la apertura de la válvula, se produce un
gradiente de presión entre el reactor o conjunto de reactores y el
depósito de regulación de presión (1), favoreciéndose de este modo
el flujo de vapor y/o gases entre estos equipos a través de su
conducto de unión (13).
Tras la evacuación del vapor y/o gases del
depósito (1) a través de su válvula de regulación, estos son
dirigidos a continuación a, al menos, un equipo de refrigeración del
vapor y/o gases generados en el reactor, preferentemente, a uno o
varios condensadores (6) y (7), los cuales están diseñados para
trabajar a una temperatura suficientemente inferior a la del
proceso. En el caso del proceso HTC, la temperatura en el
condensador o condensadores será como mínimo 20ºC y,
preferentemente, 50ºC inferior a la temperatura del proceso.
Opcionalmente además, previa a la etapa de
condensación, podrá utilizarse al menos un sistema de recuperación
de la entalpía del vapor y/o gases generados en el reactor,
preferentemente, al menos una turbina de vapor (8). De este modo,
parte de dicha entalpía será aprovechada en la generación de energía
eléctrica. En este caso, la temperatura de operación del condensador
o condensadores será lo más próxima posible a la temperatura
ambiente, lográndose así un mejor rendimiento de la turbina o
turbinas de vapor.
Asimismo, en una realización preferente de la
invención aplicada al proceso HTC, parte del excedente de vapor
generado durante la reacción podrá ser utilizado en la fase inicial
de calentamiento del proceso. Así, en una realización particular en
la que el proceso HTC se lleve a cabo de manera discontinua en
múltiples reactores tipo autoclave, el vapor será inyectado
directamente y de manera preferente en aquel reactor que se
encuentre en su fase inicial de calentamiento. Si, de otra forma, el
proceso se llevase a cabo de manera continua, parte del vapor, entre
el 20% y el 50% en función del grado de dilución de la biomasa y el
agua, podrá aprovecharse para el calentamiento de la mezcla acuosa
de biomasa alimentada al reactor, preferentemente, a través de una
superficie de intercambio de calor.
Por otra parte, durante el proceso químico de
reacción, es posible que se desprendan de manera adicional al vapor
de agua, otros gases de proceso como, por ejemplo, metano y/o
CO_{2}. Debido a que la temperatura de condensación de estos gases
es muy inferior a la temperatura de condensación del vapor de agua,
una acumulación de los mismos puede tener efectos negativos en el
funcionamiento del condensador(es), así como del
intercambiador(es) de calor. Por tanto, con objeto de evitar
una posible disminución en la capacidad térmica de dichos equipos,
estos serán equipados con al menos un dispositivo de evacuación de
aire y gases.
Tras la etapa de condensación, el vapor
condensado se dirige a, al menos, un depósito de almacenamiento de
condensados (9), presurizado o atmosférico, desde donde los
condensados son transportados y reinyectados al depósito de
regulación de presión (1) en el momento en que en éste se alcanza el
nivel mínimo predeterminado de dichos condensados. Por el contrario,
en el caso de superarse su nivel máximo, se procederá a la
evacuación de los mismos, a través de una válvula de purga de
condensados, hasta lograr de nuevo un valor dentro del intervalo de
nivel preestablecido. De esta forma, se conseguirá mantener siempre
el volumen de condensados del depósito (1) entre un nivel mínimo y
un nivel máximo, aproximadamente entre un 50 y un 90% y, de manera
preferente, entre un 60 y un 80% de su volumen total.
Uno de los objetos principales del depósito de
regulación de presión presentado (1) será, precisamente, el control
de la presión del reactor o reactores de la instalación (10), (11) y
(12), con los cuales se comunica a través del conducto de unión (b).
Este conducto de unión (13) será diseñado de manera que posea el
tamaño suficiente para evacuar la máxima cantidad de gases y/o vapor
de agua desde la parte superior del reactor o reactores hacia el
depósito de regulación de presión (1), desembocando en el mismo por
debajo de su superficie de condensados.
\newpage
A su vez, en una realización particular de la
invención, dicho conducto de unión (13) estará equipado, además, con
una válvula de corte diseñada para abrirse lentamente una vez se
haya alcanzado la presión mínima requerida para el proceso. Dicha
válvula puede suponer un ahorro considerable de la energía consumida
en el sistema al permitir la utilización de parte del vapor generado
para facilitar el arranque del proceso llevado a cabo en un único
equipo de reacción.
En el caso de tratarse de un conjunto de
reactores conectados a un solo depósito de regulación de presión
(1), será necesario disponer de una válvula de corte entre cada
reactor y dicho depósito de regulación (1), de manera que sea
posible la desconexión individual de cada uno de ellos.
Una vez el flujo de vapor saturado y/o gases
procedentes del reactor o reactores alcanza el depósito de
regulación de presión (1) y debido a que la desembocadura del
conducto de entrada al depósito se encuentra, preferentemente,
sumergida en la zona de condensados (2), se produce un efecto de
calentamiento de dichos condensados siempre y cuando estos se
encuentren a una temperatura inferior a la del vapor y/o gases de
entrada y exista por tanto un gradiente de temperaturas entre ambas
fases. De esta forma, se consigue alcanzar en el interior del
depósito (1) una temperatura aproximadamente estable, lo más cercana
posible a las condiciones de temperatura del proceso. En el caso
concreto del proceso HTC, esta temperatura estará comprendida entre
170ºC y 230ºC, preferentemente entre 179,8 y 219,6ºC y más
preferentemente entre 191,6 y 209,8ºC, favoreciéndose así la
continuidad de la carbonización al evitarse interrupciones
indeseadas en el proceso como consecuencia de la necesidad de ajuste
de la temperatura inferior del agua inyectada al reactor.
La inyección al reactor o reactores de los
condensados procedentes del depósito de regulación (1) se lleva a
cabo a través del dispositivo de inyección de condensados(c),
situado alrededor de la pared lateral y en la parte inferior de cada
reactor. Este dispositivo de inyección puede comprender una o más
bocas de inyección, a través de las cuales se introducen, en
distintos puntos del equipo, los condensados procedentes del
depósito de regulación de presión (1).
La cantidad de condensados alimentada al reactor
o reactores será función del control de nivel del propio
reac-
tor(es), siendo por lo menos la necesaria para mantener una cantidad estable de solución acuosa en su interior.
tor(es), siendo por lo menos la necesaria para mantener una cantidad estable de solución acuosa en su interior.
Asimismo, en una realización preferente de la
invención, el reactor o reactores se encontrará equipado además, en
su parte superior, con al menos uno de los siguientes equipos:
válvula de seguridad, sonda de presión, sonda de temperatura, sonda
de nivel de llenado, eliminador de aire y gases, así como de un
rompedor de vacío. Del mismo modo, para controlar la temperatura del
proceso y evitar pérdidas indeseadas de calor hacia el ambiente, el
reactor o conjunto de reactores (10), (11) y (12), el conducto de
unión (13) y el depósito de regulación de presión (1) se encontrarán
aislados térmicamente del exterior, preferentemente mediante lana de
roca y chapa de aluminio.
Por último, en la parte lateral y/o inferior del
reactor o reactores se dispone de un dispositivo de inyección de
vapor (14), el cual consta de una o más entradas para llevar a cabo
la inyección de vapor al reactor o reactores, preferentemente,
durante su arranque en frío. El vapor utilizado puede proceder tanto
de un dispositivo externo generador de vapor, preferentemente una
caldera (15), como del mismo depósito de regulación de presión (1)
en caso de que el sistema se encuentre funcionando en régimen
nominal y el depósito esté siendo alimentado por otros reactores de
forma que su presión sea superior a la del reactor en fase de
arranque. En el caso concreto del proceso HTC, la cantidad inyectada
será la necesaria para alcanzar una temperatura de, al menos, 170ºC,
preferentemente, 180ºC y, más preferentemente, 195ºC.
La presente invención tiene además como objeto
un reactor químico caracterizado porque comprende al menos un
sistema de control de presión y temperatura definido en la presente
memoria.
La figura 1 muestra un diagrama del sistema de
control y presión aplicado a un conjunto de reactores.
La figura 2 representa la aplicación del sistema
de control de temperatura y presión a un reactor en funcionamiento
continuo del proceso HTC.
- 1.
- Depósito de regulación de presión
- 2.
- Entrada de gases y/o vapor
- 3.
- Entrada de condensados
- 4.
- Salida de condensados
- 5.
- Salida de vapor y/o gases
- 6.
- Primer Condensador
- 7.
- Segundo Condensador
- 8.
- Turbina de vapor
- 9.
- Depósito de almacenamiento de condensados
- 10.
- Primer Reactor
- 11.
- Segundo Reactor
- 12.
- Tercer Reactor
- 13.
- Conducto de unión entre el reactor y el equipo de regulación de presión
- 14.
- Dispositivo de inyección de vapor
- 15.
- Caldera de vapor
Corrientes:
- A.
- Fluido refrigerante
\vskip1.000000\baselineskip
- 16.
- Mezcla acuosa de biomasa y catalizador
- 17.
- Tubo de precalentamiento
- 18.
- Reactor vertical
- 19.
- Caldera de vapor
- 20.
- Inyector de vapor
- 21.
- Depósito de regulación de presión
- 22.
- Inyector de condensados superior
- 23.
- Inyector de condensados medio
- 24.
- Inyector de condensados inferior
- 25.
- Condensador
- 26.
- Depósito de almacenamiento
- 27.
- Producto final
Los inyectores de condensados se han
diferenciado únicamente por su posición en la figura.
\vskip1.000000\baselineskip
Seguidamente, se presenta la descripción de una
realización preferente de la presente invención, dirigida al control
de las condiciones de operación del proceso HTC, haciendo referencia
a la numeración adoptada en las figuras.
Una mezcla acuosa de biomasa y catalizador (16),
en concreto ácido sulfúrico, a un pH de 5,5 es alimentada a un
reactor vertical (18), una vez ha sido precalentada en el tubo de
precalentamiento (17) hasta una temperatura de unos 180ºC.
A continuación, durante el arranque en frío del
proceso, una cierta cantidad de vapor a una temperatura de unos
195ºC, es inyectada al reactor a través de los inyectores de vapor
(20). Una vez se alcanza la temperatura y presión del proceso,
aproximadamente unos 191ºC y 13 bar de presión, la carbonización
entra en sus fases de monomerización y polimerización, y se inicia
entonces una etapa de liberación de energía al medio de reacción por
la naturaleza exotérmica del propio proceso. Como consecuencia de la
generación de calor a nivel molecular de la biomasa, y debido a su
contacto directo con el medio acuoso, parte del agua comienza a
evaporar, ascendiendo por el interior del reactor, hasta acumularse
en la parte superior del mismo. Desde allí será transportado al
depósito de regulación de presión (21), junto con el resto de gases
desprendidos durante el proceso, entre los que se encuentran, por
ejemplo, el metano, CO_{2} o aire.
De este modo, según avanza el proceso, el vapor
de agua generado va acumulándose, junto con el resto de gases, en la
parte superior del depósito de regulación de presión (21). Como
consecuencia de ello, la presión de su interior va poco a poco
incrementándose hasta alcanzarse un valor de unos 13 bar,
equivalente al valor de consigna de apertura de la válvula de
control de la que dispone dicho depósito (21).
Una vez abierta la válvula, los gases, junto con
el vapor de agua, son evacuados y enviados a un equipo condensador
(25), donde son enfriados hasta una temperatura de, aproximadamente,
90ºC. A su vez, aquellos gases que no condensan a esta temperatura
son evacuados al ambiente mediante el dispositivo de eliminación de
aire y gases del cual dispone dicho equipo.
A su vez, parte del vapor generado, entre el 20%
y el 50% en función del grado de dilución de la biomasa y el agua,
es aprovechado en el tubo de precalentamiento (17) para precalentar
la mezcla acuosa de biomasa alimentada al reactor vertical (18).
Tras la etapa de condensación, los condensados
son enviados al depósito de almacenamiento (26), ocupando de un 20 a
un 90% de su capacidad. Desde allí, serán reinyectados al depósito
de regulación de presión (21), al alcanzarse en dicho equipo un
nivel de condensados inferior a un 60% de su volumen.
Por otra parte, una cierta cantidad de estos
condensados del depósito de regulación (21) serán alimentados al
reactor vertical (18), a una temperatura de unos 190ºC, en caso de
que en dicho equipo se alcance un volumen mínimo de de dichos
condensados de aproximadamente un 70%. De este modo es posible
recuperar parte del agua evaporada durante el proceso exotérmico de
carbonización, al mismo tiempo que se consigue homogeneizar la
temperatura en diferentes puntos del interior del reactor.
Gracias a este sistema de control se consigue
por tanto llevar a cabo el proceso de manera continua, al mismo
tiempo que se logran mantener unas condiciones de presión y
temperatura adecuadas y estables durante toda la operación sin
necesidad de disponer de equipos móviles o superficies de
intercambio de calor en el interior del reactor.
Claims (19)
1. Sistema de control de temperatura y presión
de, al menos, un reactor químico, caracterizado por emplear
el propio agua de proceso como refrigerante así como por comprender,
al menos, los siguientes dispositivos:
- (a)
- un depósito con al menos un dispositivo de regulación de presión;
- (b)
- un conducto de unión entre dicho depósito y el reactor;
- (c)
- un dispositivo de inyección de condensados al reactor.
\vskip1.000000\baselineskip
2. Sistema de control, según la reivindicación
1, caracterizado porque comprende además, al menos un sistema
de recuperación de la entalpía del vapor y/o gases generados en el
reactor.
3. Sistema de control, según la reivindicación
2, caracterizado porque el sistema de recuperación de la
entalpía del vapor y/o gases generados en el reactor es, al menos,
una turbina.
4. Sistema de control, según la reivindicación
1, caracterizado por comprender, además, al menos un equipo
de refrigeración del vapor y/o gases generados en el reactor.
5. Sistema de control, según la reivindicación
4, caracterizado porque el equipo de refrigeración es, al
menos, un condensador.
6. Sistema de control, según la reivindicación
5, caracterizado porque el condensador comprende, además, un
dispositivo de evacuación de aire y/o gases.
7. Sistema de control, según la reivindicación
1, caracterizado por comprender, además, al menos un depósito
de almacenamiento de condensados.
8. Sistema de control, según la reivindicación
1, caracterizado porque el depósito (a) comprende, además, al
menos una entrada y al, menos, una salida de condensados, así como
al menos una salida de vapor y/o gases situada en la parte superior
de dicho depósito.
9. Sistema de control, según la reivindicación
1, caracterizado porque el depósito (a) comprende, además, al
menos uno de los siguientes dispositivos: válvula de regulación de
presión, sonda de presión, sonda de temperatura, sonda de nivel,
desaireador, rompedor de vacío o válvula de seguridad.
10. Sistema de control, según la reivindicación
1, caracterizado porque el conducto de unión (b) entre el
reactor y el depósito (a) desemboca a dicho depósito por debajo de
su superficie de condensados.
11. Sistema de control, según la reivindicación
1, caracterizado porque el conducto de unión (b) comprende,
al menos, una válvula de corte.
12. Sistema de control, según la reivindicación
1, caracterizado porque comprende, además, un sistema de
inyección de vapor al reactor.
13. Sistema de control, según la reivindicación
1, caracterizado porque comprende, además, al menos un
dispositivo externo generador de vapor.
14. Sistema de control, según la reivindicación
13, caracterizado porque el dispositivo externo generador de
vapor es una caldera.
15. Reactor químico caracterizado porque
comprende el sistema de control definido según una de las
reivindicaciones 1 a 14.
16. Uso del sistema de control definido en una
de las reivindicaciones 1 a 14 en un proceso de carbonización
hidrotermal de biomasa.
17. Uso del sistema de control, según la
reivindicación 16, caracterizado porque en dicho proceso de
carbonización la presión de consigna del dispositivo de regulación
de presión según la reivindicación 1 (a) está comprendida entre 8 y
28 bar.
18. Uso del sistema de control, según la
reivindicación 16, caracterizado porque en dicho proceso de
carbonización el depósito según la reivindicación 1 (a) dispone en
su interior de un volumen de condensados comprendido entre un 5 0 y
un 90% de su volumen total.
19. Uso del sistema de control, según la
reivindicación 18, caracterizado porque dichos condensados
del interior del depósito según la reivindicación 1 (a) se
encuentran a una temperatura entre 170 y 230ºC.
Priority Applications (10)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| ES200803272A ES2339321B1 (es) | 2008-11-17 | 2008-11-17 | Sistema de control de la presion y temperatura de un reactor o conjunto de reactores quimicos. |
| PCT/ES2009/070502 WO2010055189A1 (es) | 2008-11-17 | 2009-11-16 | Sistema de control de presión y temperatura de al menos un reactor químico |
| ES09825797.5T ES2564184T3 (es) | 2008-11-17 | 2009-11-16 | Sistema de control de presión y temperatura de al menos un reactor químico para tratar biomasa |
| MX2011003823A MX2011003823A (es) | 2008-11-17 | 2009-11-16 | Sistema de control de presion y temperatura de al menos un reactor quimico. |
| BRPI0920395A BRPI0920395A2 (pt) | 2008-11-17 | 2009-11-16 | sistema de controle de temperatura e pressão de pelo menos um reator químico |
| RU2011114832/05A RU2530114C2 (ru) | 2008-11-17 | 2009-11-16 | Система управления давлением и температурой для по меньшей мере одного химического реактора |
| EP09825797.5A EP2366757B1 (en) | 2008-11-17 | 2009-11-16 | Pressure and temperature control system for at least one chemical reactor for treating biomass |
| CA2740225A CA2740225C (en) | 2008-11-17 | 2009-11-16 | Pressure and temperature control system for at least one chemical reactor |
| EP12165924.7A EP2484437A3 (en) | 2008-11-17 | 2009-11-16 | Process of hydrothermal carbonization of biomass and installation for carrying out said process |
| US13/081,555 US8475727B2 (en) | 2008-11-17 | 2011-04-07 | Pressure and temperature control system for at least one chemical reactor |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| ES200803272A ES2339321B1 (es) | 2008-11-17 | 2008-11-17 | Sistema de control de la presion y temperatura de un reactor o conjunto de reactores quimicos. |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| ES2339321A1 true ES2339321A1 (es) | 2010-05-18 |
| ES2339321B1 ES2339321B1 (es) | 2011-03-31 |
Family
ID=42129622
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| ES200803272A Expired - Fee Related ES2339321B1 (es) | 2008-11-17 | 2008-11-17 | Sistema de control de la presion y temperatura de un reactor o conjunto de reactores quimicos. |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| ES (1) | ES2339321B1 (es) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2012168502A1 (es) | 2011-06-09 | 2012-12-13 | Ingelia, S.L. | Procedimiento para la extracción de productos bioquímicos obtenidos a partir de un proceso de carbonización hidrotermal de biomasa |
| WO2014044888A1 (es) | 2012-09-19 | 2014-03-27 | Ingelia, S.L. | PRODUCTO BIOCOMBUSTIBLE y PROCESO DE OBTENCIÓN |
Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3078265A (en) * | 1957-09-12 | 1963-02-19 | Phillips Petroleum Co | Control of polymerization reactions |
| US4654801A (en) * | 1984-11-30 | 1987-03-31 | Phillips Petroleum Company | Control of a vinyl acetate process |
| US20020162332A1 (en) * | 2001-05-01 | 2002-11-07 | Hazlebeck David A. | Hydrothermal conversion and separation |
| US6599485B1 (en) * | 1997-04-15 | 2003-07-29 | Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. | Apparatus for decomposing PCB |
| JP2004008912A (ja) * | 2002-06-06 | 2004-01-15 | Hitachi Zosen Corp | 有機性廃棄物の処理方法および処理装置 |
| US20040232072A1 (en) * | 2001-10-26 | 2004-11-25 | Kunio Arai | System and device for processing supercritical and subcritical fluid |
-
2008
- 2008-11-17 ES ES200803272A patent/ES2339321B1/es not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3078265A (en) * | 1957-09-12 | 1963-02-19 | Phillips Petroleum Co | Control of polymerization reactions |
| US4654801A (en) * | 1984-11-30 | 1987-03-31 | Phillips Petroleum Company | Control of a vinyl acetate process |
| US6599485B1 (en) * | 1997-04-15 | 2003-07-29 | Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. | Apparatus for decomposing PCB |
| US20020162332A1 (en) * | 2001-05-01 | 2002-11-07 | Hazlebeck David A. | Hydrothermal conversion and separation |
| US20040232072A1 (en) * | 2001-10-26 | 2004-11-25 | Kunio Arai | System and device for processing supercritical and subcritical fluid |
| JP2004008912A (ja) * | 2002-06-06 | 2004-01-15 | Hitachi Zosen Corp | 有機性廃棄物の処理方法および処理装置 |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| Base de datos EPODOC. Recuperado de EPOQUE; Número de acceso:JP-2002165311-A & JP 2004008912 A (HITACHI SHIPBUILDING ENG CO) 15.01.2004, todo el documento * |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2012168502A1 (es) | 2011-06-09 | 2012-12-13 | Ingelia, S.L. | Procedimiento para la extracción de productos bioquímicos obtenidos a partir de un proceso de carbonización hidrotermal de biomasa |
| ES2393464A1 (es) * | 2011-06-09 | 2012-12-21 | Ingelia, S.L. | Procedimiento para la extracción de productos bioquímicos obtenidos a partir de un proceso de carbonización hidrotermal de biomasa. |
| US9556384B2 (en) | 2011-06-09 | 2017-01-31 | Ingelia, S.L. | Method for extracting biochemical products obtained from a process of hydrothermal carbonization of biomass |
| EP2719748B1 (en) | 2011-06-09 | 2017-05-10 | Ingelia, S.L. | Method for extracting biochemical products obtained from a process of hydrothermal carbonization of biomass |
| WO2014044888A1 (es) | 2012-09-19 | 2014-03-27 | Ingelia, S.L. | PRODUCTO BIOCOMBUSTIBLE y PROCESO DE OBTENCIÓN |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| ES2339321B1 (es) | 2011-03-31 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| ES2564184T3 (es) | Sistema de control de presión y temperatura de al menos un reactor químico para tratar biomasa | |
| KR101109536B1 (ko) | 상변화 매체를 이용한 증발식 해수 담수화 장치 | |
| CN104048161B (zh) | 一种液态天然气（lng）的联合气化装置 | |
| CN100406812C (zh) | 热源炉的废热回收装置 | |
| CN107407483A (zh) | 用于热废气净化的装置和方法 | |
| RU99128094A (ru) | Регенерация тепла выхлопных газов в преобразователе органической энергии с помощью промежуточного жидкостного цикла | |
| WO2009106657A1 (es) | Procedimiento para generar energía mediante ciclos térmicos con vapor de presión elevada y temperatura moderada | |
| US20140007576A1 (en) | Method and device for energy conversion | |
| TW201104174A (en) | Steam supply apparatus | |
| TW201245055A (en) | System for drying sludge by steam extracted from boiler set with thermal compensation | |
| BR102014023072B1 (pt) | sistema de condensação à vácuo utilizando condensador evaporativo e sistema de remoção de ar acoplado as turbinas de condensação em termoelétricas | |
| ES2339321B1 (es) | Sistema de control de la presion y temperatura de un reactor o conjunto de reactores quimicos. | |
| CN102980023A (zh) | 一种液氨的汽化方法 | |
| CN203443371U (zh) | 转炉余热发电系统 | |
| CN105899875A (zh) | 用于热电联产的方法和设备 | |
| CN105874272A (zh) | 用于热电联产的方法和设备 | |
| ES2785573T3 (es) | Procedimiento para hacer funcionar una central de ciclo combinado | |
| KR101516913B1 (ko) | 액화천연가스 기화장치 | |
| WO2013098950A1 (ja) | 太陽エネルギーもしくは余剰エネルギーを利用したアンモニア吸収式冷却装置 | |
| CN212029473U (zh) | 一种冷凝水回收改造装置 | |
| CN100458280C (zh) | 低谷电蓄热过热度可调的自净化蒸汽发生方法 | |
| CN103438417B (zh) | 能产生蒸汽和热风的复合式锅炉 | |
| PL2198209T3 (pl) | Gruntowy akumulator ciepła z paroizolacją i sposób wykorzystania ciepła parowania w gruntowym akumulatorze ciepła | |
| KR101353368B1 (ko) | Lng부하 연동형 열병합발전을 이용한 lng 기화시스템 | |
| WO2012176274A1 (ja) | 蒸気生成装置 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| FA2A | Application withdrawn |
Effective date: 20091006 |
|
| EC2A | Search report published |
Date of ref document: 20100518 Kind code of ref document: A1 |
|
| FG2A | Definitive protection |
Ref document number: 2339321 Country of ref document: ES Kind code of ref document: B1 Effective date: 20110331 |
|
| FD2A | Announcement of lapse in spain |
Effective date: 20210915 |