ES2572620T3

ES2572620T3 - Producción de gas de síntesis mediante oxidación controlada de biomasa

Info

Publication number: ES2572620T3
Application number: ES09832782.8T
Authority: ES
Inventors: Esteban Chornet; Boris Valsecchi; Sébastien RHEAULT; Martin Gagnon
Original assignee: Enerkem Inc
Current assignee: Enerkem Inc
Priority date: 2008-12-19
Filing date: 2009-12-18
Publication date: 2016-06-01
Anticipated expiration: 2029-12-18
Also published as: AU2009327261B2; EP2376607A1; EP2376607A4; US20100224835A1; JP5576394B2; CA2688862A1; WO2010069068A8; WO2010069068A1; BRPI0923076A2; HUE028745T2; CA2688862C; EP2376607B1; PL2376607T3; CN102356143B; CN104232168B; JP2012512282A; AU2009327261A1; CN104232168A; DK2376607T3; US8192647B2

Abstract

Un proceso para producir gas de síntesis a partir de biomasa, que comprende: (a) poner en contacto dicha biomasa con un agente oxidante que comprende oxígeno y vapor, en el que dicho oxígeno está presente en una cantidad eficaz para oxidar dicha biomasa y para calentar dicha biomasa a una temperatura de al menos 500 ºC y no superior a 750 ºC; (b) tratar al menos una parte de dicha biomasa oxidada producida en la etapa (a) con un agente oxidante que comprende oxígeno y vapor en una primera etapa para calentar dicha biomasa oxidada a una temperatura que es de al menos 800 ºC y no superior a 850 ºC; y (c) tratar al menos una parte de dicha biomasa oxidada con un agente oxidante que comprende oxígeno y vapor en una segunda etapa para calentar dicha biomasa a una temperatura que es de al menos 900 ºC y no superior a 1000 ºC, produciendo así gas de síntesis; y (d) recuperar dicho gas de síntesis producido en la etapa (c).

Description

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DESCRIPCION

Produccion de gas de slntesis mediante oxidacion controlada de biomasa

Esta invention se refiere a la produccion de gas de slntesis, o singas, a partir de biomasa. Mas en particular, esta invention se refiere a la produccion de gas de slntesis a partir de biomasa poniendo en contacto biomasa, en una primera etapa, con oxlgeno y vapor, en el que el oxlgeno esta presente en una cantidad eficaz para oxidar la biomasa, produciendo de este modo calor suficiente para calentar la biomasa a una temperatura de al menos 500 °C y no superior a 750 °C. En una segunda etapa, al menos una parte de la biomasa oxidada producida en la primera etapa se trata con oxlgeno y vapor para calentar la biomasa a una temperatura de al menos 800 °C y que no supera los 850 °C, produciendo de este modo gas de slntesis.

El gas de slntesis o singas, incluye monoxido de carbono (CO) e hidrogeno (H2), con pequenas cantidades de dioxido de carbono e hidrocarburos residuales, y tiene diferentes usos. El gas de slntesis se puede usar como gas combustible en motores de combustion interna, en turbinas de gas, as! como en instalaciones de calderas de vapor alimentadas por gas, o se puede usar para producir otros materiales deseados, tales como metanol y etanol.

El gas de slntesis se puede producir mediante la gasification de materiales de biomasa residual, tales como residuos forestales, residuos agricolas, materiales estructurales de madera agotada y biomasa urbana, tales como residuos solidos municipales. La gasificacion de la biomasa proporciona un gas de slntesis en bruto, que puede incluir impurezas, tales como amoniaco (NH3), compuestos de azufre (tales como sulfuro de hidrogeno (H2S) y sulfuro de carbonilo (COS)), compuestos de cloro (tal como HCl), metales volatiles, alquitranes, finos (en forma de partlculas submicrometricas que contienen metales y sales metalicas), y carbonizados (partlculas solidas normalmente por encima de 0,001 mm y que contienen metales y sales metalicas). Dichas impurezas, sin embargo, limitan la capacidad de uso del gas de slntesis como combustible o su empleo en la slntesis de otros materiales utiles.

Por ejemplo, cuando se usa gas de slntesis para producir metanol, el gas de slntesis se hace reaccionar a presion en presencia de un catalizador. Las impurezas en un gas de slntesis en bruto producido como resultado de la gasificacion de la biomasa pueden envenenar o desactivar el catalizador.

Se han ideado varios metodos para la produccion de gas de slntesis en bruto a partir de biomasa, y a continuation la limpieza o el acondicionamiento del gas de slntesis en bruto. La Patente Alemana n.° 4317319 desvela la gasificacion de biomasa en forma de materias primas granulares trituradas en dos unidades de gasificacion en lecho fijo de alta presion a temperaturas de hasta 1200 °C. El oxlgeno, el vapor y el dioxido de carbono gaseoso en bruto (CO2) tambien se introdujeron en las unidades de gasificacion en lecho fijo. El gas de slntesis en bruto producido en las unidades de gasificacion en lecho fijo se depura y se enfrla con agua y a continuacion se enfrla aun mas con el uso de intercambiadores de calor indirectos. A partir de estas etapas, se eliminan varios componentes organicos de la corriente de gas, tales como fenol y alquitranes. Estos se pueden volver a recircular al gasificador de lecho fijo o se pueden introducir al gasificador de flujo arrastrado descrito a continuacion. La corriente de gas, libre de fenol y alquitranes, a continuacion se envla a una etapa de procesamiento combinada en dos fases de enfriamiento y depuration del gas, donde se usan mezclas de agua y metanol para reducir la temperatura del gas a -25 °C, y eliminar el amoniaco, el cianuro de hidrogeno, y compuestos fenolicos residuales. Los hidrocarburos, algunos de los cuales pueden estar halogenados, tambien se eliminan mediante la mezcla refrigerada de agua y metanol. Los compuestos ricos en hidrocarburos recuperados de la mezcla enfriada de agua y metanol posteriormente se pueden enviar a la unidad de gasificacion de flujo arrastrado, mientras que la corriente de gas que sale de la unidad de depuracion a baja temperatura se seca antes de que pase a una unidad de hidrolisis de sulfuro de carbonilo (COS). En esa parte del proceso, el COS en el gas de slntesis se hace reaccionar con vapor para formar sulfuro de hidrogeno (H2S) y CO2. El H2S se extrae entonces de la corriente de gas en una etapa selectiva del proceso de depuracion con H2S. El gas de slntesis acondicionado se usa como combustible en una central electrica de gas y de vapor. La corriente rica en H2S que sale del proceso de depuracion selectivo con H2S se envla a un proceso de recuperation de azufre que producira azufre puro y una corriente de CO2 en bruto. El CO2 en bruto a continuacion se somete a etapas de purification adicionales antes de que se comprima y/o se licue para la fabrication de CO2 gaseoso de alta pureza.

Como alimentation para una unidad de gasificacion de flujo arrastrado a alta presion a temperaturas que alcanzan los 1400 °C se usan fracciones de biomasa, tales como alquitranes y fenoles, con los finos presentes en la materia prima. El gas de slntesis en bruto de las unidades de gasificacion en lecho fijo tambien se puede introducir y convertirse en el gasificador de flujo arrastrado. La corriente de gas de slntesis en bruto que sale del gasificador de flujo arrastrado se somete a depuracion de partlculas. A continuacion la corriente de gas se divide en dos corrientes paralelas, una de las cuales se introduce en una unidad de hidrolisis de COS y la otra se introduce en una unidad de conversion de monoxido de carbono (CO). La distribution de la corriente de gas de slntesis entre estas dos unidades de proceso se realiza para lograr una relation deseada de hidrogeno a monoxido de carbono (H2/CO) del gas, que se va a usar para una planta de slntesis de metanol. Ambas corrientes de gas a continuacion se mezclan y se envlan a una etapa de enfriamiento antes de que el gas se introduzca en un proceso de depuracion de gases a muy baja temperatura, que usa metanol frlo para reducir las concentraciones de H2S y CO2 en el gas de slntesis a niveles traza. Mediante las etapas de regeneration de disolvente, el H2S y CO2 se eliminan del metanol y se envlan

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a las mismas etapas de recuperacion y/o purificacion de azufre que se describen para el proceso de acondicionamiento de gas de slntesis de la gasificacion en lecho fijo. El gas de slntesis depurado se introduce en una planta de slntesis de metanol.

La Patente Alemana n.° 1003150 desvela la gasificacion de biomasa en tres unidades de gasificacion, dos de las cuales son de tipo lecho fijo y la tercera es de tipo flujo arrastrado. El gas de slntesis, que sale de las unidades de gasificacion en lecho fijo, es rico en CO2. El gas de slntesis rico en CO2 se inactiva y se enfrla. El gas de slntesis de la unidad de gasificacion de flujo arrastrado se depura para eliminar las partlculas antes de que se anada algo de gas de slntesis rico en CO2 y as! proporcionar la relacion H2/CO deseada para la planta de slntesis de metanol. El gas de slntesis recombinado se envla a una etapa de conversion de CO y a una etapa de enfriamiento antes de que se enfrle. Todas las corrientes de gas de slntesis se envlan a depuracion a temperatura muy baja para purificar adicionalmente el gas de slntesis, que a continuation se introduce en la planta de slntesis de metanol. El resto del gas se envla a una central electrica de gas y de vapor, o se quema en una caldera despues de que se mezcle con gas en bruto, gas de slntesis y/o gas natural.

Los procesos descritos en las patentes alemanas mencionadas anteriormente se llevan a cabo en condiciones muy rigurosas, e incurren en altos costos de capital y operativos.

La Solicitud de Patente publicada de Estados Unidos n.° 2007/0270511 desvela la gasificacion de biomasa para producir gas de slntesis en el que una primera parte de la biomasa se gasifica en presencia de aire para producir gas de slntesis. Este gas de slntesis se quema para producir un gas de combustion caliente. Una segunda parte de la biomasa se gasifica en un gasificador de vapor, a una temperatura de entre 750 °C y 900 °C, para producir gas de slntesis. El gasificador de vapor incluye un sistema de tubos intercambiadores de calor, a traves del cual se pasa el gas de combustion caliente, proporcionando de este modo calor al gasificador de vapor.

Los materiales de biomasa en general son ricos en materiales inorganicos, y dichos materiales inorganicos pueden contener sales que tienen bajos puntos de fusion, tales como, por ejemplo, NaCl (801 °C), KCl (776 °C), CaCl2 (772 °C), MgCl2 (714 °C), y FeCl2 (677 °C). Dichos materiales de biomasa tambien pueden incluir aluminio, que se funde a 660 °C.

Por lo tanto, cuando la biomasa se gasifica a temperaturas tales como las descritas en las patentes alemanas mencionadas mas arriba y en la solicitud de patente publicada, los materiales inorganicos mencionados anteriormente se derretiran e induciran aglomeraciones y la formation de depositos en el gasificador. Ademas, si la gasificacion se lleva a cabo en presencia de un lecho fluidizado de material en forma de partlculas, dicha fusion del material inorganico tambien provocara la aglomeracion del material en forma de partlculas en el lecho fluidizado, lo que conduce a la eventual perdida de la fluidization.

La patente de Estados Unidos 5.922.090 describe un proceso para la production de gas de slntesis a partir de biomasa en el que se oxida la biomasa y la biomasa oxidada se trata con oxlgeno y vapor para producir gas de slntesis.

La presente invention proporciona un metodo eficiente de produccion de gas de slntesis a partir de biomasa.

De acuerdo con un aspecto de la presente invencion, se proporciona un proceso para producir gas de slntesis a partir de biomasa. El proceso comprende, en una primera etapa, poner en contacto la biomasa con un gas oxidante que comprende oxlgeno y vapor. El oxlgeno esta presente en una cantidad eficaz para oxidar la biomasa y para calentar la biomasa a una temperatura de al menos 500 °C y no superior a 750 °C. En una segunda etapa, al menos una parte de la biomasa oxidada producida en la primera etapa se trata con un gas oxidante que comprende oxlgeno y vapor para calentar la biomasa a una temperatura de al menos 800 °C, y producir gas de slntesis. El gas de slntesis producido a continuacion se recupera.

Los materiales ricos en biomasa que se pueden gasificar de acuerdo con la presente invencion incluyen, pero no se limitan a, materiales ricos en biomasa homogeneos, materiales ricos en biomasa no homogeneos, materiales ricos en biomasa heterogeneos, y biomasa urbana.

En general, los materiales ricos en biomasa homogeneos son materiales ricos en biomasa que provienen de una sola fuente. Dichos materiales incluyen, pero no se limitan a, materiales de arboles de conlferas o arboles de hoja caduca de una sola especie, materiales agricolas de una planta de una unica especie, tales como heno, malz o trigo, por ejemplo, lodo primario de pulpa de madera, y virutas de madera.

Los materiales ricos en biomasa no homogeneos, en general, son materiales que se obtienen de plantas de mas de una especie. Dichos materiales incluyen, pero no se limitan a, residuos forestales de especies mixtas, y residuos de arboles de especies mixtas obtenidas de operaciones en aserraderos u operaciones de descortezado.

Los materiales ricos en biomasa heterogeneos en general son materiales que incluyen materiales de biomasa y no de biomasa, tales como plasticos, metales, y/o contaminantes tales como azufre, halogenos, o nitrogeno no de biomasa contenidos en compuestos tales como sales inorganicas o compuestos organicos. Ejemplos de dichos

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materiales ricos en biomasa heterogeneos incluyen, pero no se limitan a, biomasa urbana, tales como residuos solidos municipales, tales como combustible derivado de residuos, combustible solido recuperado, lodos de aguas residuales, postes de transmision de electricidad y traviesas de ferrocarril usados, que se pueden tratar con creosota, pentaclorofenol, o arseniato de cromo y cobre, y madera de operaciones de construction y demolition que puede contener uno o mas de los productos qulmicos anteriores, as! como pinturas y resinas.

En una realization no limitante, antes de la puesta en contacto de la biomasa con gas oxidante en la primera etapa, la biomasa se mezcla con al menos un material aditivo, que neutraliza las impurezas tales como cloro, fluor, y azufre, que pueden estar presentes en la biomasa. En una realizacion no limitante, el al menos un aditivo es al menos un material adsorbente. Dichos materiales adsorbentes incluyen, pero no se limitan a, oxido de calcio, o mezclas de oxido de calcio, piedra caliza calcinada, materiales de cenizas, olivino (un silicato de hierro y magnesio), y mezclas de oxidos de calcio y magnesio.

En otra realizacion no limitante, el al menos un material aditivo se anade a la biomasa en una cantidad de 1,25 aproximadamente a 3,0 veces aproximadamente la cantidad estequiometrica requerida para la neutralization completa de cloro y otros halogenos, as! como de azufre presente en la biomasa. El termino "neutralizacion", como se usa en este documento, incluye la formation de sales estables, tales como CaCl2, CaF2, CaS, y las correspondientes sales de magnesio y hierro.

En la primera etapa, la biomasa se pone en contacto con el gas oxidante en condiciones que producen una oxidation parcial de la biomasa. Como resultado de dicha oxidation parcial, la biomasa se descompone termicamente, y se produce un residuo carbonoso solido, gases como CO2, vapor y algo de monoxido de carbono e hidrogeno, y los vapores de especies intermedias tales como alquilo de bajo peso molecular e hidrocarburos aromaticos y compuestos fenolicos tales como fenol, catecoles, y fenoles metoxilados, alquilados, y alcoxilados.

Como se ha senalado anteriormente, la biomasa, en la primera etapa, se calienta a una temperatura de al menos 500 °C y no superior a 750 °C. En otra realizacion no limitante, la biomasa, en la primera etapa, se calienta a una temperatura de al menos 600 °C y no superior a 750 °C. En otra realizacion no limitante, la biomasa, en la primera etapa, se calienta a una temperatura de al menos 600 °C y no superior a 725 °C. En una realizacion no limitante adicional, la biomasa, en la primera etapa, se calienta a una temperatura de al menos 600 °C y no superior a 700 °C. En otra realizacion no limitante, la biomasa, en la primera etapa, se calienta a una temperatura de al menos 600 °C y no superior a 660 °C.

En una realizacion no limitante, el gas oxidante, en la primera etapa, ademas comprende nitrogeno en una cantidad que no supera el 60 % en volumen del gas oxidante. En una realizacion no limitante, el gas oxidante incluye aire y vapor enriquecidos en oxlgeno, en el que el oxlgeno esta presente en una cantidad de hasta el 40 % en volumen aproximadamente del gas oxidante, y el nitrogeno esta presente en una cantidad que no supera el 60 % en volumen del gas oxidante.

En otra realizacion no limitante, la biomasa, en la primera etapa, se pone en contacto con oxlgeno y vapor en ausencia de nitrogeno. En una realizacion no limitante, el oxlgeno esta presente en dicho gas libre de nitrogeno en una cantidad que no supera el 40 % en volumen. En otra realizacion no limitante, el oxlgeno esta presente en dicho gas libre de nitrogeno en una cantidad de entre el 30 % en volumen aproximadamente y el 40 % en volumen aproximadamente.

En otra realizacion no limitante, el gas oxidante, en la primera etapa, ademas comprende dioxido de carbono. En una realizacion no limitante adicional, el dioxido de carbono esta presente en el gas oxidante en una cantidad que no supera el 20 % en volumen. En otra realizacion no limitante, el dioxido de carbono esta presente en el gas oxidante en una cantidad de entre el 10 % en volumen aproximadamente y el 20 % en volumen aproximadamente.

En una realizacion no limitante adicional, el oxlgeno esta presente en el gas oxidante en una cantidad de entre el 30 % en volumen aproximadamente y el 40 % en volumen aproximadamente, el dioxido de carbono esta presente en el gas oxidante en una cantidad de entre el 10 % en volumen aproximadamente y el 20 % en volumen aproximadamente, y el resto del gas oxidante es esencialmente vapor. Puede haber presentes cantidades traza de argon.

En otra realizacion no limitante, la biomasa, en la primera etapa, se pone en contacto con oxlgeno a una relation ponderal de oxlgeno a biomasa que no supera las 0,35 veces la relacion ponderal estequiometrica necesaria para la combustion completa, es decir, la oxidacion total de la biomasa.

En una realizacion no limitante adicional, la biomasa, en la primera etapa, se pone en contacto con oxlgeno a una relacion ponderal de oxlgeno a biomasa de 0,2 aproximadamente a 0,35 en peso aproximadamente de la relacion ponderal estequiometrica necesaria para la combustion completa de la biomasa. En otra realizacion no limitante, la biomasa se pone en contacto con oxlgeno a una relacion ponderal de oxlgeno a biomasa de 0,25 aproximadamente a 0,30 aproximadamente de la relacion ponderal estequiometrica necesaria para la combustion completa de la biomasa.

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En otra realizacion no limitante, en la primera etapa, la biomasa se pone en contacto con el oxlgeno y el vapor en un lecho de material en forma de partlculas, con lo que el paso de oxlgeno y vapor a traves de dicho lecho proporciona un lecho fluidizado del material en forma de partlculas. Dichos materiales particulados incluyen, pero no se limitan a, alumina, olivino, sllice, antracita, coque de petroleo desulfurado, y en general, cualquier material refractario estable. En una realizacion no limitante, el material en forma de partlculas se selecciona del grupo que consiste en alumina, olivino y sllice. En otra realizacion no limitante, las partlculas tienen un diametro de 200 micrometros aproximadamente a 600 micrometros aproximadamente.

En otra realizacion no limitante, la biomasa se pone en contacto, en la primera etapa, con el oxlgeno y el vapor durante un periodo de tiempo que no supera los 10 segundos. En una realizacion no limitante adicional, la biomasa se pone en contacto, en la primera etapa, con el oxlgeno y el vapor durante un periodo de tiempo que no supera los 3 segundos. En otra realizacion no limitante, la biomasa se pone en contacto, en la primera etapa, con el oxlgeno y el vapor durante un periodo de tiempo que no supera el segundo.

Aunque el ambito de la presente invencion no pretende limitarse a ningun razonamiento teorico, puesto que la biomasa se pone en contacto con oxlgeno y vapor en la primera etapa, la biomasa se oxida parcialmente, y se descompone termicamente, produciendo de este modo un residuo carbonoso solido, gases como CO2, vapor y algo de monoxido de carbono (CO) e hidrogeno (H2), y vapores de especies intermedias tales como alquilo de bajo peso molecular e hidrocarburos aromaticos, y compuestos fenolicos como se ha descrito anteriormente.

Cuando la biomasa se pone en contacto con oxlgeno y vapor, en la primera etapa, en presencia de un lecho fluidizado, el residuo carbonoso solido producido en la primera etapa se mantiene en el lecho fluidizado y proporciona la mayor parte del calor exotermico de oxidacion, manteniendo de ese modo el lecho fluidizado a las temperaturas descritas anteriormente. El oxlgeno usado en la primera etapa esencialmente se consume en esa etapa, mientras que tambien se consume una parte del residuo carbonoso formado durante la primera etapa, y otra parte del residuo carbonoso es arrastrado en forma de carbonizado. Las partlculas carbonizadas tambien pueden contener materiales inorganicos presentes inicialmente en la alimentacion de biomasa.

Durante la primera etapa se puede producir cierto craqueo de los productos intermedios, es decir, hidrocarburos de bajo peso molecular, compuestos fenolicos y aromaticos; sin embargo, se requieren temperaturas mas altas para convertir el carbono residual en las partlculas carbonizadas arrastradas, y, ademas para producir el craqueo y reformado de los vapores intermedios que contienen el alquilo de bajo peso molecular e hidrocarburos aromaticos, y compuestos fenolicos. Asl, en la segunda etapa, al menos una parte de la biomasa parcialmente oxidada producida en la primera etapa se trata con un gas oxidante que comprende oxlgeno y vapor para calentar la biomasa a una temperatura de al menos 800 °C y que no supera los 850 °C.

En una realizacion no limitante, el gas oxidante, en la segunda etapa, ademas comprende nitrogeno en una cantidad que no supera el 60 % en volumen del gas oxidante. En una realizacion no limitante, el gas oxidante incluye aire y vapor enriquecidos en oxlgeno, en el que el oxlgeno esta presente en una cantidad de hasta el 40 % en volumen aproximadamente del gas oxidante, y el nitrogeno esta presente en una cantidad que no supera el 60 % en volumen del gas oxidante.

En otra realizacion no limitante, la biomasa parcialmente oxidada, en la segunda etapa, se pone en contacto con oxlgeno y vapor en ausencia de nitrogeno. En una realizacion no limitante, el oxlgeno esta presente en dicho gas libre de nitrogeno en una cantidad que no supera el 40 % en volumen. En otra realizacion no limitante, el oxlgeno esta presente en dicho gas libre de nitrogeno en una cantidad de entre el 30 % en volumen aproximadamente y el 40 % en volumen aproximadamente.

En otra realizacion no limitante, el gas oxidante, en la segunda etapa, ademas comprende dioxido de carbono. En una realizacion no limitante adicional, el dioxido de carbono esta presente en el gas oxidante en una cantidad que no supera el 20 % en volumen. En otra realizacion no limitante, el dioxido de carbono esta presente en el gas oxidante en una cantidad de entre el 10 % en volumen aproximadamente y el 20 % en volumen aproximadamente.

En una realizacion no limitante adicional, el oxlgeno esta presente en dicho gas oxidante en una cantidad de entre el 30 % en volumen aproximadamente y el 40 % en volumen aproximadamente, el dioxido de carbono esta presente en el gas oxidante en una cantidad de entre el 10 % en volumen aproximadamente y el 20 % en volumen aproximadamente, y el resto del gas oxidante es esencialmente vapor. Puede haber presentes cantidades traza de argon.

En una realizacion no limitante, la biomasa oxidada, en la segunda etapa, se trata con oxlgeno y vapor durante un periodo de tiempo de 0,5 segundos aproximadamente a 10 segundos aproximadamente. En otra realizacion no limitante, la biomasa oxidada, en la segunda etapa, se trata con oxlgeno y vapor durante un periodo de tiempo de 4 segundos aproximadamente a 8 segundos aproximadamente.

La biomasa oxidada, en la segunda etapa, se trata con oxlgeno y vapor en una primera etapa a una temperatura de al menos 800 °C y que no supera los 850 °C.

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La biomasa oxidada se calienta en la segunda etapa a una temperatura de entre 900 °C aproximadamente y 1000 °C aproximadamente. En otra realizacion no limitante, la biomasa oxidada se calienta en la segunda etapa a una temperatura de entre 925 °C aproximadamente y 975 °C aproximadamente.

En otra realizacion no limitante mas, la biomasa oxidada se calienta en una primera etapa a una temperatura de entre 800 °C a 850 °C, y se calienta en la segunda etapa a una temperatura de entre 925 °C aproximadamente a 975 °C aproximadamente.

Cuando la biomasa oxidada se pone en contacto con oxlgeno y vapor en la segunda etapa, con lo que la biomasa oxidada se calienta a una temperatura de al menos 800 °C, el carbono del carbonizado se convierte completamente por el vapor para generar hidrogeno y monoxido de carbono, y el reformado con vapor de los compuestos intermedios produce mas hidrogeno y monoxido de carbono. En general, los materiales inorganicos que estan presentes en el carbonizado normalmente se exponen a temperaturas superiores a sus puntos de fusion. Dichos materiales inorganicos se derretiran y permaneceran fundidos en las partlculas carbonizadas. La deposicion de partlculas carbonizadas y/o materiales inorganicos en las paredes del recipiente de gasificacion es minima debido a que las partlculas son arrastradas en condiciones de flujo piston.

En una realizacion no limitante, la biomasa se gasifica para producir gas de slntesis en un recipiente de gasificacion o gasificador que tiene una seccion de lecho fluidizado y una seccion de margen libre. La biomasa se introduce en la seccion de lecho fluidizado del gasificador por medios conocidos por los expertos en la materia, tales como, por ejemplo, a traves de valvulas de estrella apretadas a presion (tal como se usa en el sector de la pulpa y el papel para alimentar digestores) y un sistema de tolva de esclusa equipada con valvulas de enclavamiento, y acoplado a una cinta transportadora que alimenta un tornillo de transferencia, que expulsa la biomasa hacia la seccion de lecho fluidizado del gasificador. Como alternativa, la biomasa se puede introducir en la seccion de lecho fluidizado del gasificador por medio de un tornillo de compresion que trabajan contra un tapon para crear un sello de presion contra el gasificador.

En general, el gasificador funciona a una presion que no supera las 10 atm (1,01 MPa). La seccion de lecho fluidizado incluye partlculas de un material fluidizable, tales como alumina u olivino, que tienen un tamano de partlcula de 200 micrometres aproximadamente a 600 micrometres aproximadamente. El oxlgeno y el vapor se introducen en la seccion de lecho fluidizado del gasificador para proporcionar una velocidad del gas de 0,7 m/s aproximadamente a 1,5 m/s aproximadamente, proporcionando de esta manera un lecho fluidizado burbujeante del material en forma de partlculas. El oxlgeno se introduce en la seccion de lecho fluidizado a una relacion ponderal de oxlgeno a biomasa de 0,20 aproximadamente a 0,35 aproximadamente de la relacion ponderal estequiometrica requerida para la combustion completa de la biomasa, y manteniendo de este modo la seccion de lecho fluidizado del gasificador a una temperatura de 600 °C aproximadamente a 700 °C aproximadamente.

Como la biomasa se introduce en la seccion de lecho fluidizado, la biomasa se oxida parcialmente, a medida que se descompone termicamente para producir un residuo carbonoso solido que permanece en el lecho fluidizado, gases, tales como CO2 y algo de CO y H2, vapor de la humedad en la biomasa, as! como de las reacciones de deshidratacion, y vapores de especies intermedias tales como alquilo de bajo peso molecular e hidrocarburos aromaticos, y compuestos fenolicos como se ha descrito anteriormente. Los gases y vapores salen rapidamente del lecho fluidizado. En general, la biomasa se trata con oxlgeno y vapor en la primera etapa, durante un periodo de tiempo no superior a 3 segundos.

El material carbonoso solido que queda en el lecho fluidizado reacciona con el oxlgeno que se introduce en la seccion de lecho fluidizado, proporcionando de ese modo el calor exotermico de la oxidacion, ademas de proporcionar CO y CO2 debido a que la oxidacion de la biomasa en la seccion de lecho fluidizado es subestequiometrica. El oxlgeno esencialmente se consume en la seccion de lecho fluidizado, cuya carga de carbono es constante en el tiempo, es decir, el carbono se produce por descomposicion termica de la biomasa, a continuacion, se consume por la oxidacion, y a continuacion las partlculas pequenas son arrastradas como carbonizados cuando el tamano de las partlculas se reduce a un tamano que produce su arrastre (normalmente menos de 200 micrometres). Las partlculas carbonizadas contienen materiales inorganicos tales como sales, por ejemplo, que inicialmente estan presentes en la biomasa.

El gas y los vapores se producen como resultado de la oxidacion parcial del movimiento de la biomasa desde la seccion de lecho fluidizado del gasificador a traves de una zona de desprendimiento (es decir, una zona de separacion de la seccion de lecho fluidizado de la seccion de margen libre) antes de entrar en la seccion de margen libre.

Aunque en la seccion de lecho fluidizado del gasificador tiene lugar cierto craqueo de las especies intermedias descritas anteriormente, en general se requieren temperaturas mas elevadas para efectuar la conversion del carbono residual en las partlculas carbonizadas arrastradas y, ademas, someter a craqueo y reformado de vapor a los vapores de las especies intermedias. Dichas especies intermedias incluyen hidrocarburos de bajo peso molecular, tales como metano, etileno, etano, hidrocarburos aromaticos monomericos y dimericos, fenol, fenoles funcionalizados, es decir, catecoles, fenol metoxilado, fenol alquilado y fenol alcoxilado, e hidrocarburos de mayor

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peso molecular conocidos como "alquitran", es decir, una mezcla compleja de compuestos poliaromaticos funcionalizados y compuestos polifenolicos.

El gas y los vapores producidos en la seccion de lecho fluidizado pasan a traves de la zona de desprendimiento hacia la seccion de margen libre, en la que el gas y los vapores se ponen en contacto con el oxlgeno y el vapor para alcanzar una temperatura de 925 °C aproximadamente a 1000 °C aproximadamente. El oxlgeno y el vapor se introducen en la seccion de margen libre del gasificador en una cantidad tal que la velocidad de la fase gaseosa se mantiene entre 0,3 m/s aproximadamente y 0,7 m/s aproximadamente. En general, los tiempos de residencia del gas en la seccion de margen libre del gasificador son de 4 segundos aproximadamente a 8 segundos aproximadamente.

En la seccion de margen libre, los compuestos fenolicos se convierten en compuestos aromaticos simples, y se lleva a cabo el craqueo del alquitran y el reformado del alquitran. El carbono en el carbonizado se convierte esencialmente por completo por el vapor y el CO2 para generar H2 y CO, y el reformado con vapor de los vapores de los hidrocarburos intermedios tambien genera H2 y CO. Los materiales inorganicos presentes en el carbonizado se fundiran. Sin embargo, la deposicion de materiales inorganicos en las paredes del gasificador es minima debido al arrastre de partlculas en el regimen de flujo de piston existente.

Como se ha senalado anteriormente, en una realizacion alternativa, el calentamiento de la biomasa parcialmente oxidada para producir gas de slntesis se puede efectuar en una combinacion de una primera etapa, y una segunda etapa, en la que la biomasa parcialmente oxidada se calienta a una temperatura en la segunda etapa que es mayor que la de la primera etapa.

En una realizacion no limitante, la primera etapa se lleva a cabo en la seccion de margen libre del gasificador, y la segunda etapa se lleva a cabo en uno o mas reactores de flujo tubular. En una realizacion no limitante, el uno o mas reactor(es) de flujo tubular tiene(n) forma de tubos de acero al carbono refractarios y aislantes. En otra realizacion no limitante, el calentamiento en la segunda etapa se lleva a cabo en dos reactores de flujo tubular que estan conectados entre si a fin de formar una configuracion en forma de U.

La biomasa oxidada se pone en contacto con oxlgeno y vapor en la seccion de margen libre del gasificador a una temperatura de 800 °C aproximadamente a 850 °C aproximadamente. El oxigeno y el vapor se introducen en la seccion de margen libre del gasificador en cantidades tales que mantienen una velocidad gaseosa de 0,3 m/s aproximadamente a 0,7 m/s aproximadamente, y el tiempo de reaccion es de 4 segundos aproximadamente a 8 segundos aproximadamente, como se ha descrito anteriormente en esta memoria, para iniciar la conversion de la biomasa oxidada a un gas de sintesis en bruto. El gas producido en la seccion de margen libre tambien tiene particulas carbonizadas arrastradas dentro del mismo.

El gas y las particulas arrastradas a continuacion se pasan desde la seccion de margen libre del gasificador a uno o mas reactores de flujo tubular. En una realizacion no limitante, se anade oxigeno y vapor adicionales al reactor(es) de flujo tubular. En el reactor(es) de flujo tubular, el gas se calienta a una temperatura de 925 °C aproximadamente a 975 °C aproximadamente, y en general, el tiempo de reaccion en el reactor(es) de flujo tubular es de 1 segundo aproximadamente a 2 segundos aproximadamente, que es suficiente para completar la conversion de la biomasa oxidada a un gas de slntesis en bruto.

As! se produce un producto de gas de slntesis en bruto mediante la gasificacion de biomasa en el lecho fluidizado y las secciones de margen libre del gasificador, y opcionalmente en uno o mas reactores de flujo tubular, en las condiciones anteriormente descritas. Dicho gas de sintesis en bruto se puede acondicionar para proporcionar un producto de gas de sintesis limpio que se puede usar como combustible o se puede usar para la slntesis de otros compuestos tales como alcoholes (por ejemplo, metanol o etanol) o hidrocarburos.

Por ejemplo, el gas de slntesis en bruto se puede enfriar, usando agua, a una temperatura inferior a 750 °C. El gas de sintesis en bruto a continuacion se pasa a uno o mas ciclones para eliminar las particulas restantes que tienen un tamano de mas de 10 micrometres. El gas que sale del ciclon(es) se hace pasar a una unidad de recuperacion de calor en la que el gas viaja en un tubo contenido en la unidad. El aceite termico o el agua que rodea el tubo recuperan calor del gas.

El gas de slntesis en bruto a continuacion se lava en un sistema de depuracion que tiene dos depuradores. El primer depurador es un depurador Venturi que captura al menos el 95 % de los finos y solubiliza trazas de HCl y H2S mediante depuracion con agua alcalina. En el segundo depurador, todo el amoniaco que pueda quedar en el gas se depura a pH neutro, y despues de una operation de separation se devuelve al gasificador para la conversion adicional a N2 y H2.

El proceso de la presente invention permite obtener un gas de slntesis purificado, que se puede procesar y/o hacer reaccionar de manera eficiente para proporcionar productos utiles, tales como metanol y etanol, por ejemplo. Mas en particular, de acuerdo con otro aspecto de la presente invencion, se proporciona un gas de sintesis purificado en el que los contaminantes estan presentes en cantidades que no superan los niveles que se indican a continuacion:

Particulas con tamano mayor de submicrometrico - no superior a 1 mg/Nm3

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Metales en partlcuias

Hg y Cd

Pb

As

Metales alcalinos

Al

Si

Metales pesados

Vapores metalicos en el gas

Hg

As (como oxidos)

Cl (como HCl)

S (como H2S o COS)

Alquitran

- no superior a 0,1 mg/Nm3

- no superior a 0,05 mg/Nm3

- no superior a 0,5 mg/Nm3

- no superior a 0,01 mg/Nm3

- no superior a 0,001 mg/Nm3

- no superior a 0,010 mg/Nm3

- no se puede medir

- no superior a 0,01 mg/Nm3

El termino "mg/Nm3", como se usa en este documento, significa la cantidad de contaminante en miligramos por metro cubico, en condiciones normales, es decir, 0 °C y 1 bar (100 kPa) de presion absoluta.

La invencion se describira ahora con respecto al dibujo, en el que:

El dibujo es un esquema del proceso para producir un gas de slntesis de acuerdo con la presente invencion.

Ahora con referencia al dibujo, se introduce biomasa a la zona de pretratamiento 10 a traves del conducto 11. Los aditivos se introducen a la zona de pretratamiento 10 a traves del conducto 12. Los aditivos que se introducen a la zona de pretratamiento 10 incluyen oxido de calcio, mezclas de oxido de calcio y oxido de magnesio, piedra caliza calcinada, olivino, y/o mezclas de oxidos de calcio y magnesio, para neutralizar impurezas tales como cloro, fluor y azufre, que pueden estar presentes en la biomasa. Los aditivos tambien pueden incluir materiales de cenizas, que contienen metales que, una vez reducidos en el gasificador 20, pueden tener un efecto catalltico beneficioso durante el reformado en la seccion del margen libre 20b. En general, dichos aditivos estan presentes en una cantidad del 0,5 % en peso aproximadamente al 3,0 % en peso aproximadamente, en base al peso de la biomasa.

La biomasa y los aditivos se extraen de la zona de pretratamiento 10 a traves del conducto 13 y se introducen en la seccion de lecho fluido 20a del gasificador 20 a traves de un sistema de alimentacion (no mostrado) que incluye una serie de valvulas en estrella o un sistema de tolva de esclusa con valvulas de enclavamiento acopladas a una cinta transportadora pesada, que alimenta un tornillo de transferencia para inyectar la biomasa y los aditivos. El sistema de alimentacion se ilustra esquematicamente como conducto14.

Un gas de fluidizacion, tal como oxlgeno y vapor, o una mezcla de oxlgeno, vapor y dioxido de carbono, se pasa del conducto 15, a traves del compresor 1, a los conductos 16 y 18, y se introduce, a traves de un sistema de boquillas distribuidas (no mostrado), en la seccion de lecho fluido 20a del gasificador 20 a traves de los conductos 14 y 18a.

La seccion de lecho fluido 20a del gasificador 20 incluye un lecho fluidizado de un material en forma de partlculas adecuado, tal como alumina, olivino, antracita, coque de petroleo desulfurado, u otros materiales refractarios. En general, el material del lecho fluidizado tiene un tamano de partlcula de 200 micrometres aproximadamente a 600 micrometres aproximadamente.

La seccion de lecho fluido 20a del gasificador 20 se hace funcionar en condiciones que produzcan la oxidacion parcial y la descomposicion termica de la biomasa. En general, la temperatura de la seccion de lecho fluidizado 20a del gasificador 20 se mantiene de 600 °C aproximadamente a 700 °C aproximadamente, y el gas de fluidizacion se introduce en la seccion de lecho fluidizado 20a para proporcionar una velocidad de fluidizacion de 0,7 m/s aproximadamente a 1,5 m/s aproximadamente. Dicha velocidad de fluidizacion se mantiene mediante el gas de fluidizacion que se introduce en la seccion de lecho fluido 20a del gasificador 20, as! como por los gases formados mediante la conversion del material de biomasa en la seccion de lecho fluido 20a. En general, el lecho fluido seccion 20a se hace funcionar a una presion que no supera las 10 atm (1,01 MPa).

El oxlgeno esta presente en el gas de fluidizacion en una cantidad eficaz para oxidar la biomasa y para calentar la biomasa.

En general, el gas de fluidizacion se introduce a la seccion del lecho fluido 20a tal que la relacion ponderal de oxlgeno a biomasa es de 0,20 aproximadamente a 0,35 aproximadamente de la relacion ponderal estequiometrica requerida para la combustion completa de la biomasa.

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Cuando la biomasa entra en la seccion de lecho fluido 20a, la biomasa se oxida parcialmente, ya que se descompone termicamente, produciendo de este modo un residuo carbonoso solido que permanece en la seccion de lecho fluido 20a, gases puros (tales como CO2, vapor, incluyendo el introducido en la seccion de lecho fluido 20a y de las reacciones de deshidratacion, y algo de monoxido de carbono e hidrogeno), y vapores de especies intermedias, tales como alquilo de bajo peso molecular e hidrocarburos aromaticos, compuestos fenolicos, y compuestos aromaticos condensados y funcionalizados, que pasan de la seccion de lecho fluido 20a con los gases puros y el gas de fluidizacion, a la seccion de margen libre 20b.

La biomasa se pone en contacto con el gas de fluidizacion en la seccion de lecho fluido 20a durante un periodo de tiempo que es eficaz para efectuar la oxidacion parcial y la descomposicion termica de la biomasa. En general, el periodo de tiempo no supera los 3 segundos.

El residuo carbonoso que permanece en la seccion de lecho fluido 20a reacciona con el oxlgeno entrante para proporcionar el calor exotermico de oxidacion. Se forman monoxido de carbono y dioxido de carbono debido a que la oxidacion parcial de la biomasa es subestequiometrica, y la temperatura de la seccion de lecho fluido 20a se mantiene entre 600 °C aproximadamente y 700 °C aproximadamente. El oxlgeno que se introdujo en la seccion de lecho fluido 20a esencialmente se consume en la seccion de lecho fluido 20a. Tambien se produce carbono como resultado de la descomposicion termica de la biomasa. A medida que la biomasa continua descomponiendose y se oxida parcialmente en la seccion de lecho fluido 20a, las partlculas de carbono que se formaron como resultado de la descomposicion termica tambien comienzan a consumirse como consecuencia de la oxidacion parcial de dichas partlculas, con lo que las partlculas de carbono se reducen y son arrastradas en el gas de fluidizacion en forma de partlculas carbonizadas. En general, dichas partlculas carbonizadas arrastradas tienen un tamano inferior a 200 micrometres. Las partlculas carbonizadas contienen materiales inorganicos, tales como sales (por ejemplo, cloruros alcalinos), presentes inicialmente en la alimentacion de biomasa, a excepcion de los trozos mas grandes de material inorganico que se acumula en la seccion de lecho fluido 20a. El material solido inorganico en exceso, que no es arrastrado en el gas de fluidizacion, y que puede estar recubierto con carbono, se extrae de la seccion de lecho fluido 20a a traves del conducto 21. Un sensor de presion diferencial (no mostrado) activa un sistema de valvulas (no mostrado) que permite el ajuste del nivel de material de lecho fluidizado en la seccion de lecho fluido 20a para mantener una fluidizacion uniforme del material del lecho fluidizado.

Los gases, tales como CO2, CO, e hidrogeno, y el vapor, y los vapores de las especies intermedias descritas anteriormente, que se producen por la oxidacion parcial y la descomposicion termica de la biomasa, as! como el resto del gas de fluidizacion, constituyen un gas de slntesis primario que pasa de la seccion de lecho fluido 20a a la seccion de margen libre 20b del gasificador 20. Las partlculas carbonizadas tambien son arrastradas en los gases y vapores a medida que pasan desde la seccion de lecho fluido 20a a la seccion de margen libre 20b.

En la seccion de lecho fluido 20a tiene lugar cierto craqueo de la especie intermedia; sin embargo, se requieren temperaturas superiores para el craqueo y reformado eficaz con vapor de los vapores de las especies intermedias, y para convertir el carbono residual en las partlculas carbonizadas arrastradas.

El material de biomasa parcialmente oxidada, ahora en forma del material de gas de slntesis primario descrito anteriormente, se pone en contacto con gas oxidante adicional en la seccion del margen libre 20b. El gas oxidante, que es una mezcla de oxlgeno y vapor, o una mezcla de oxlgeno, vapor y dioxido de carbono como se ha descrito anteriormente, se introduce en la seccion de margen libre 20b a traves de los conductos 17a y 17b.

El material de biomasa parcialmente oxidada se pone en contacto con el gas oxidante en la seccion de margen libre 20b a una temperatura y durante un periodo de tiempo que son eficaces para convertir el material de biomasa parcialmente oxidada a un gas de slntesis. En general, la biomasa parcialmente oxidada se pone en contacto con el gas oxidante en la seccion de margen libre 20b a una temperatura de 800 °C aproximadamente a 850 °C aproximadamente, y durante un periodo de tiempo de 4 segundos aproximadamente a 8 segundos aproximadamente. El gas oxidante se introduce en la seccion ampliada de margen libre 20b de los conductos 17a y 17b de modo que se mantiene una velocidad de 0,3 m/s aproximadamente a 0,7 m/s aproximadamente.

En la seccion de margen libre 20b, el carbono en el carbonizado se convierte completamente por el vapor en el gas oxidante, lo que genera hidrogeno y monoxido de carbono, mientras que el reformado con vapor de los intermedios proporciona mas hidrogeno y monoxido de carbono. Los materiales inorganicos en el carbonizado (tales como cloruros alcalinos, por ejemplo) se calientan a temperaturas que son superiores a sus puntos de fusion. Dichos materiales se funden y se mantienen fundidos en las partlculas carbonizadas. La deposition de materiales inorganicos o de otro tipo sobre las paredes de la seccion de margen libre 20b es minima dado el regimen de flujo piston existente y la encapsulation del material fundido dentro del carbonizado. Ademas, las partlculas carbonizadas no vuelven a la seccion de lecho fluido 20a del gasificador 20 debido a que la dinamica de fluidos del flujo piston hace que sea imposible.

Un gas de sintesis en bruto, formado por reaction del material de biomasa parcialmente oxidada con el gas oxidante en la seccion de margen libre 20b como se ha descrito anteriormente, se extrae de la seccion de margen libre 20b a traves del conducto 19, y se pasa hacia el mezclador 3, donde el gas de sintesis en bruto se mezcla con gas oxidante, tal como se ha descrito anteriormente, procedente del conducto 17. El gas de sintesis en bruto y el gas

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oxidante a continuacion se pasan desde el mezclador 3 a traves del conducto 8 y hacia el reformador termico 22. El reformador termico 22 tiene una configuration de reactor de flujo tubular simple, y puede estar en forma de tubo de acero al carbono refractario y aislante. En el reformador termico 22 se produce la conversion adicional de todo el carbono en las partlculas carbonizadas, y de los materiales hidrocarbonados intermedios que quedan en el gas de slntesis en bruto. En general, esta conversion adicional se lleva a cabo poniendo en contacto el gas de slntesis en bruto con el gas oxidante a una temperatura de 925 °C aproximadamente a 1000 °C aproximadamente, y durante un periodo de tiempo de 1 segundo aproximadamente a 3 segundos aproximadamente.

El gas de slntesis en bruto a continuacion se extrae del reformador termico 22 a traves del conducto 23, y se pasa al mezclador 4. Tambien se introduce gas oxidante en el mezclador 4 del conducto 18. La mezcla de gas de slntesis en bruto y gas oxidante a continuacion se pasa a traves del conducto 25 y hacia el reformador termico 24. En el reformador termico 24, se produce la conversion adicional del carbono y los intermedios. En general, el reformador termico 24 tiene la misma configuracion que el reformador termico 22, y se hace funcionar bajo las mismas condiciones que el reformador termico 22.

En los reformadores termicos 22 y 24, se produce una mayor conversion de carbono y de los hidrocarburos intermedios restantes en el gas de slntesis en bruto, para proporcionar un gas de slntesis que tambien incluye metano residual y solo pequenas cantidades de hidrocarburos que tienen dos o mas atomos de carbono.

El gas de slntesis a continuacion se extrae del reformador termico 24 a traves del conducto 26, y se pasa hacia el mezclador 5, y se enfrla en el mezclador 5 con agua del conducto 27 a una temperatura inferior a 750 °C. El gas de slntesis enfriado a continuacion se hace pasar a traves del conducto 28 en uno o mas ciclones, representados esquematicamente como 29.

En los ciclones 29, las partlculas restantes que tienen un tamano superior a 10 micrometros se separan del gas de slntesis y se extraen de los ciclones 29 a traves del conducto 31. Dichas partlculas estan compuestas esencialmente de materiales inorganicos recubiertas con carbono.

El gas de slntesis se extrae de los ciclones 29 a traves del conducto 30, y se pasa a la unidad de recuperation de calor 32, en la que el gas de slntesis se somete a un enfriamiento adicional. Dicho enfriamiento se realiza haciendo pasar un fluido frlo, tal como agua o un aceite termico, en el conducto 33 a traves de la unidad de recuperacion de calor 32. El fluido en el conducto 33 sale de la unidad de recuperacion de calor 32 como fluido caliente, y el gas de slntesis enfriado se extrae de la unidad de recuperacion de calor 32 a traves del conducto 34, y se pasa hacia el depurador Venturi 35. El depurador Venturi 35 incluye una parte de garganta y un separador de partlculas (no mostrado). En el depurador Venturi 35, se eliminan todos los alquitranes y al menos el 95 % de los finos de partlculas que quedan en el gas de slntesis. Ademas, el gas de slntesis se lava con agua alcalina procedente del conducto 36, que disuelve cualquier rastro de HCl o H2S que quede en el gas de slntesis y formando las sales de sodio correspondientes.

El agua que contiene las sales de sodio, alquitran, y finos de partlculas se extrae del depurador Venturi 35 a traves del conducto 42 y se pasa al separador de alquitran 43. El alquitran y los finos se extraen del separador de alquitran 43 a traves del conducto 44 y se pasan al mezclador 45. El agua se extrae del separador de alquitran 43 a traves del conducto 48, y se hace pasar a traves del enfriador 38 y hacia el conducto 37 y la bomba 6. Una parte del agua se extrae del conducto 37 y la bomba 6, y se pasa hacia el conducto 49 como agua de purga. Dicha agua de purga se puede someter a un tratamiento adicional y a continuacion se envla al conducto 27 como agua usada para enfriar el gas de slntesis en bruto procedente del conducto 26 antes del tratamiento de ciclon. El agua que queda en el conducto 37 se somete a un ajuste de pH alcalino, y se hace pasar al conducto 36 para su reciclado al depurador Venturi 35.

El gas de slntesis se extrae del depurador Venturi 35 a traves del conducto 39 y se pasa al depurador 40. En el depurador 40, el gas de slntesis se pone en contacto con agua, a pH neutro, procedente del conducto 58. En el depurador 40, todo el amoniaco restante, as! como todo el alquitran y los finos, en el gas de slntesis se extrae del gas de slntesis.

El gas de slntesis tratado se extrae del depurador 40 a traves del conducto 41. Dicho gas de slntesis se puede someter, si se desea, a acondicionamiento, reformado y/o elimination de dioxido de carbono posteriores, antes de su uso como combustible. Como alternativa, el gas de slntesis se puede usar como alimentation para la slntesis de otros materiales deseados, tales como metanol o etanol, por ejemplo.

El agua, el amoniaco, los alquitranes, y los finos se extraen del depurador 40 a traves del conducto 50 y se pasan al separador de alquitran 51, en el que los alquitranes y los finos se separan del agua y del amoniaco. Los alquitranes y los finos se extraen del separador de alquitran 51 a traves del conducto 63 y se pasan al mezclador 45. Se forma una emulsion de alquitran y agua en el mezclador 45 como resultado de la mezcla del alquitran y los finos con agua procedente del conducto 64. El agua tiene un pH que se ajusta aproximadamente al de la biomasa que se introduce en la section de lecho fluido 20a del gasificador 20. La emulsion de alquitran y agua se extrae del mezclador 45 a traves del conducto 46, y se pone en contacto con un gas de fluidization procedente del conducto 18b. La emulsion y el gas de fluidizacion a continuacion se pasan a traves de la bomba 2 y se introducen en la seccion de lecho fluido

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20a del gasificador 20 a traves del conducto 47, con lo que el alquitran y la biomasa fresca o en bruto se someten a oxidacion parcial en las condiciones descritas anteriormente.

El agua y el amoniaco se extraen del separador de alquitran 51 a traves del conducto 52, y pasan al separador 54, en el que el amoniaco se separa del agua. El amoniaco se extrae del separador 54 a traves del conducto 53. Entonces el amoniaco se puede procesar adicionalmente para eliminar cualquier resto de agua, o se puede enviar, junto con la biomasa pretratada, a la seccion de lecho fluido 20a del gasificador 20.

El agua se extrae del separador 54 a traves del conducto 55. Si se desea, el agua se puede pasar al calderln 60 para facilitar la eliminacion de todo el amoniaco que pueda quedar en el agua. El agua y el amoniaco se calientan en el calderln 60 haciendo pasar un fluido caliente, tal como un aceite termico caliente, a traves del calderln 60 en el conducto 62. El fluido calienta el agua y amoniaco, y sale del calderln 60 a traves del conducto 62 en forma de fluido frlo. El agua calentada y el amoniaco se extraen del calderln 60 a traves del conducto 61 y se recirculan al separador 54, en el que el amoniaco se separa del agua calentada.

Cuando se completa la separacion del amoniaco y el agua, el agua se extrae del separador 54 a traves del conducto 55, pasa a traves del conducto 56, se enfrla en el enfriador 57, y se hace pasar a traves de la bomba 7 y hacia el conducto 58. Una parte del agua en el conducto 58 se extrae como agua de purga a traves del conducto 59. Dicha agua de purga se puede someter a un tratamiento adicional, y a continuacion se enviara al conducto 27 para enfriar el gas de slntesis en bruto en el conducto 26. El agua que queda en el conducto 58 se pasa al depurador 40 para la depuracion del amoniaco, alquitranes, y finos, del gas de slntesis.

Las descripciones de todas las patentes y publicaciones, incluyendo solicitudes de patente publicadas, se incorporan en este documento por referencia en la misma medida en que si se incorporase cada patente y publicacion individual por referencia.

Sin embargo, se ha de entender que el ambito de la presente invencion no esta limitado a las realizaciones especlficas descritas anteriormente. La invencion se puede poner en practica de forma distinta a la descrita en particular y aun as! estar dentro del ambito de las reivindicaciones adjuntas.

Claims

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REIVINDICACIONES

1. Un proceso para producir gas de slntesis a partir de biomasa, que comprende:

(a) poner en contacto dicha biomasa con un agente oxidante que comprende oxlgeno y vapor, en el que dicho oxlgeno esta presente en una cantidad eficaz para oxidar dicha biomasa y para calentar dicha biomasa a una temperatura de al menos 500 °C y no superior a 750 °C;

(b) tratar al menos una parte de dicha biomasa oxidada producida en la etapa (a) con un agente oxidante que comprende oxlgeno y vapor en una primera etapa para calentar dicha biomasa oxidada a una temperatura que es de al menos 800 °C y no superior a 850 °C; y

(c) tratar al menos una parte de dicha biomasa oxidada con un agente oxidante que comprende oxlgeno y vapor en una segunda etapa para calentar dicha biomasa a una temperatura que es de al menos 900 °C y no superior a 1000 °C, produciendo as! gas de slntesis; y

(d) recuperar dicho gas de slntesis producido en la etapa (c).
2. El proceso de la reivindicacion 1 en el que, en la etapa (a), dicha biomasa se calienta a una temperatura de 600 °C a 750 °C.
3. El proceso de la reivindicacion 2 en el que, en la etapa (a), dicha biomasa se calienta a una temperatura de 600 °C a 725 °C.
4. El proceso de la reivindicacion 1 en el que, en la etapa (a), dicha biomasa se pone en contacto con dicho oxlgeno a una relacion ponderal de oxlgeno a biomasa de 0,20 a 0,35 de la relacion ponderal estequiometrica necesaria para la combustion completa de dicha biomasa.
5. El proceso de la reivindicacion 4 en el que, en la etapa (a), dicha biomasa se pone en contacto con dicho oxlgeno a una relacion ponderal de oxlgeno a biomasa de 0,20 a 0,30 de la relacion ponderal estequiometrica necesaria para la combustion completa de dicha biomasa.
6. El proceso de la reivindicacion 5 en el que, en la etapa (a), dicha biomasa se pone en contacto con dicho oxlgeno a una relacion ponderal de oxlgeno a biomasa de 0,25 a 0,30 de la relacion ponderal estequiometrica necesaria para la combustion completa de dicha biomasa.
7. El proceso de la reivindicacion 1 en el que, en la etapa (a), dicha biomasa se pone en contacto con dicho oxlgeno y dicho vapor en un lecho fluidizado de material en forma de partlculas.
8. El proceso de la reivindicacion 1 en el que, en la etapa (a), dicha biomasa se pone en contacto con oxlgeno y vapor en ausencia de nitrogeno.
9. El proceso de la reivindicacion 1 en el que, en las etapas (b) y (c), dicha biomasa oxidada se pone en contacto con oxlgeno y vapor en ausencia de nitrogeno.
10. El proceso de la reivindicacion 1 en el que, en la etapa (c) dicha biomasa oxidada se calienta a una temperatura de entre 925 °C y 975 °C.
11. El proceso de la reivindicacion 1 en el que dicho gas oxidante, en la etapa (a), ademas comprende dioxido de carbono.
12. El proceso de la reivindicacion 11 en el que dicho dioxido de carbono esta presente en dicho gas oxidante en la etapa (a) en una cantidad que no supera el 20 % en volumen.
13. El proceso de la reivindicacion 12 en el que dicho dioxido de carbono esta presente en dicho gas oxidante en la etapa (a) en una cantidad de entre el 10 % en volumen y el 20 % en volumen.
14. El proceso de la reivindicacion 13 en el que el oxlgeno esta presente en dicho gas oxidante en la etapa (a) en una cantidad de entre el 30 % en volumen y el 40 % en volumen, el dioxido de carbono esta presente en dicho gas oxidante en la etapa (a) en una cantidad de entre el 10 % en volumen y el 20 % en volumen, y el resto de dicho gas oxidante en la etapa (a) es esencialmente vapor.
15. El proceso de la reivindicacion 1 en el que dicho gas oxidante, en las etapas (b) y (c), ademas comprende dioxido de carbono.
16. El proceso de la reivindicacion 15 en el que dicho dioxido de carbono esta presente en dicho gas oxidante en las etapas (b) y (c) en una cantidad que no supera el 20 % en volumen.
17. El proceso de la reivindicacion 16 en el que dicho dioxido de carbono esta presente en dicho gas oxidante en las etapas (b) y (c) en una cantidad de entre el 10 % en volumen y el 20 % en volumen.

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18. El proceso de la reivindicacion 17 en el que el oxlgeno esta presente en dicho gas oxidante en las etapas (b) y (c) en una cantidad de entre el 30 % en volumen y el 40 % en volumen, el dioxido de carbono esta presente en dicho gas oxidante en las etapas (b) y (c) en una cantidad de entre el 10 % en volumen y el 20 % en volumen, y el resto de dicho gas oxidante en las etapas (b) y (c) es esencialmente vapor.

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