ES2707954T3 - Procedimiento y dispositivo de combustión por bucle químico de cargas de hidrocarburos líquidos - Google Patents

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Abstract

Procedimiento de combustión de una carga de hidrocarburos líquidos por oxido-reducción en bucle químico realizado en lecho fluidizado en el que se vaporiza parcialmente la carga de hidrocarburos líquidos (2) al contacto de un sólido caliente (1) en forma de partículas para formar una carga líquida parcialmente vaporizada (19) y para formar coque sobre dicho sólido (1), antes de poner en contacto la carga líquida parcialmente vaporizada (19) con una masa activa oxido-reductora en forma de partículas (12, 12a, 12b, 12c) distinta del sólido caliente para realizar la combustión de la carga líquida parcialmente vaporizada (19), en el que: - se vaporiza parcialmente la carga líquida al contacto de las partículas del sólido caliente (1) en una primera zona de reacción (3), siendo las partículas de dicho sólido (1) unas partículas de grupo A según la clasificación de Geldart; - se envían los efluentes procedentes de la primera zona de reacción (3) en una segunda zona de reacción (4) en la que se realiza una gasificación del coque de las partículas del sólido (1) y se realiza una combustión de la carga líquida parcialmente vaporizada (19) y del gas procedente de la gasificación del coque por una puesta en contacto con las partículas de la masa activa oxido-reductora (12, 12a, 12b, 12c), siendo dichas partículas de la masa activa oxido-reductora (12, 12a, 12b, 12c) unas partículas de grupo B según la clasificación de Geldart; - se prosigue la combustión de la carga líquida parcialmente vaporizada (19) y/o del gas procedente de la gasificación del coque procedente de la segunda zona de reacción (4) en una tercera zona de reacción (5); - se separa, dentro de la mezcla procedente de la tercera zona de reacción (5), la mayoría de las partículas de la masa activa oxido-reductora (12, 12a, 12b, 12c) y un flujo gaseoso que contiene la mayoría de las partículas del sólido (1) en una zona de separación (6); - se realiza una reoxidación de las partículas de la masa activa oxido-reductora (12, 12a, 12b, 12c) procedentes de la zona de separación (6) en una cuarta zona de reacción (7) antes de reenviar al menos una parte de dichas partículas de la masa activa oxido-reductora (12, 12a, 12b, 12c) en la segunda zona de reacción (4).

Description

DESCRIPCION
Procedimiento y dispositivo de combustion por bucle quimico de cargas de hidrocarburos liquidos
Campo de la invencion
La presente invencion se refiere a la combustion por oxidorreduccion en bucle quimico (CLC) de cargas de hidrocarburos liquidos, en particular una nueva tecnologia de realizacion de este procedimiento.
Contexto general
Procedimiento de “Chemical Looping Combustion” o “CLC”: en lo sucesivo del texto, se entiende por procedimiento CLC (Chemical Looping Combustion) un procedimiento de oxidorreduccion en bucle sobre masa activa. Conviene senalar que, de manera general, los terminos oxidacion y reduccion se utilizan en relacion con el estado respectivamente oxidado o reducido de la masa activa. El reactor de oxidacion es aquel en el que la masa oxidoreductora se oxida y el reactor de reduccion es el reactor en el que la masa oxido-reductora se reduce.
En un contexto de demanda energetica mundial creciente, la captura del dioxido de carbono para su retencion se ha vuelto una necesidad inevitable para limitar la emision de gas de efecto invernadero perjudicial para el medioambiente. El procedimiento CLC permite producir energia a partir de combustibles de hidrocarburos, facilitando al mismo tiempo la captura del dioxido de carbono emitido durante la combustion.
El procedimiento CLC consiste en utilizar unas reacciones de oxidorreduccion de una masa activa, tipicamente un oxido metalico, para descomponer la reaccion de combustion en dos reacciones sucesivas. Una primera reaccion de oxidacion de la masa activa, con aire o un gas que tiene el papel de comburente, permite oxidar la masa activa. Una segunda reaccion de reduccion de la masa activa asi oxidada con la ayuda de un gas reductor permite despues obtener una masa activa reutilizable asi como una mezcla gaseosa que comprende esencialmente dioxido de carbono y agua, incluso gas de sintesis que contiene hidrogeno y monoxido de carbono. Esta tecnica permite por lo tanto aislar el dioxido de carbono o el gas de sintesis en una mezcla gaseosa practicamente desprovista de oxigeno y de nitrogeno.
Al ser la combustion globalmente exotermica, es posible producir energia a partir de este procedimiento, en forma de vapor o de electricidad, disponiendo unas superficies de intercambio en el bucle de circulacion de la masa activa o sobre los efluentes gaseosos aguas abajo de las reacciones de combustion o de oxidacion.
La patente US 5447024 describe un procedimiento de combustion en bucle quimico que comprende un primer reactor de reduccion de una masa activa con la ayuda de un gas reductor y un segundo reactor de oxidacion que permite restaurar la masa activa en su estado oxidado por una reaccion de oxidacion con aire humedo. La tecnologia del lecho fluidizado circulante se utiliza para permitir el paso continuo de la masa activa de su estado oxidado a su estado reducido y de su estado reducido a su estado oxidado.
La masa activa, que pasa alternativamente de su forma oxidada a su forma reducida e inversamente, describe un ciclo de oxidorreduccion.
Asi, en el reactor de reduccion, la masa activa (MxOy) se reduce en primer lugar al estado MxOy-2n-m/2 , por medio de un hidrocarburo CnH, que se oxida correlativamente en CO2 y H2O, segun la reaccion (1), o eventualmente en mezcla CO H2 segun las proporciones utilizadas.
CnHm Mx0y "* n C02+ m/2 H20 MK0y-2n-m'2 (1)
En el reactor de oxidacion, la masa activa se restaura a su estado oxidado (MxOy) al contacto del aire segun la reaccion (2), antes de volver hacia el primer reactor.
MxOy.2n-m/2 (n+m/4) 02 "* MxOy (2)
En las ecuaciones (1) y (2) anteriores, M representa un metal.
La eficacia del procedimiento de combustion en bucle quimico (CLC) en lecho fluidizado circulante se basa en una amplia medida sobre las propiedades fisicoquimicas de la masa activa de oxidorreduccion.
La reactividad de la o de las parejas oxidorreductores utilizadas asi como la capacidad de transferencia de oxigeno asociada son unos parametros que influyen sobre el dimensionamiento de los reactores y sobre las velocidades de circulacion de las particulas.
En cuanto a la vida util de las particulas, esta depende de la resistencia mecanica de las particulas, asi como de su estabilidad quimica.
A fin de obtener unas particulas utilizables para este procedimiento, las particulas empleadas se componen generalmente de una pareja o de un conjunto de parejas de oxidorreductords seleccionadas entre CuO/Cu, Cu2O/Cu, NiO/Ni, Fe2O3/Fe3O4, FeO/Fe, Fe3O4/FeO, MnO2/Mn2O3, Mn2O3/Mn3O4, Mn3O4/MnO, MnO/Mn, Co3O4/CoO, CoO/Co, y de un ligando que aporta la estabilidad fisicoquimica necesaria. Son posibles interacciones con soportes, tales como Al2O3.
Las cargas liquidas, en particular las cargas liquidas denominadas “pesadas”, es decir que tienen una relacion elevada de carbono sobre hidrogeno, producen una cantidad elevada de gas de efecto invernadero. Asi, la combustion de estos combustibles es una aplicacion particularmente interesante para el procedimiento CLC.
Mientras que numerosos estudios con cargas gas (esencialmente metano) y cargas solidas se han llevado a cabo y han mostrado la viabilidad del bucle quimico de combustion para este tipo de combustibles, pocas soluciones satisfactorias se han propuesto para la combustion de cargas liquidas pesadas.
Se conoce el principio de la combustion en bucle quimico de oxidorreduccion en lecho fluidizado de cargas liquidas, y se describe, por ejemplo, en la patente FR 2.930.771. Con respecto a los procedimientos CLC de cargas gaseosas o solidas, la combustion en bucle quimico de cargas liquidas presenta las especificidades descritas a continuacion. La carga de hidrocarburos liquidos se inyecta en el lecho denso del reactor de reduccion, y se atomiza preferentemente dentro del lecho fluidizado para formar finas gotitas. Una parte de la carga liquida se vaporiza al contacto con la masa activa oxido-reductora caliente, en un medio generalmente a mas de 700°C, y la otra parte se condensa para formar un deposito de coque en la superficie de la masa oxido-reductora a causa del craqueo termico que resulta de la exposicion del combustible liquido a temperaturas muy altas. Cuanto mas pesadas sean las cargas, mas tenderan a formar unas cantidades elevadas de coque. Asi, sobre un gasoleo o sobre un destilado al vacio, la cantidad de coque formada sera del orden del 1 al 20% de la carga inyectada. En un residuo atmosferico o sobre un residuo al vacio, la cantidad de coque formada varia del 10 al 80% en funcion de la naturaleza de la carga inyectada. Esta formacion de coque depende de la naturaleza de las cargas (concentracion en precursores de coque, determinable mediante la medicion del contenido en asfaltenos o del contenido en carbono conradson). Depende tambien de las condiciones de puesta en contacto (temperatura, relacion del caudal de hidrocarburo sobre el caudal de la masa activa, diametro de gotitas de la carga liquida, diametro de particulas, etc.) que gobiernan la transferencia de calor entre las particulas y las gotitas, y por lo tanto la competicion entre el fenomeno fisico de vaporizacion y la degradacion quimica relacionada con el craqueo termico de los hidrocarburos. Despues de poner en contacto la carga liquida y la masa activa oxido-reductora, intervienen dos tipos de reacciones de combustion entre los hidrocarburos y la masa activa oxido-reductora. Una primera reaccion consiste en la oxidacion del combustible liquido vaporizado al contacto con la masa activa oxido-reductora. Una segunda reaccion, mas lenta que la primera reaccion, corresponde a la gasificacion del coque depositado sobre las particulas que producen un gas de sintesis (CO H2), que quemara despues rapidamente con la masa activa oxido-reductora.
Esta formacion de coque sobre la masa oxido-reductora constituye un problema mayor en el campo del CLC de cargas de hidrocarburos liquidos, en particular por que provoca una disminucion importante de la capacidad de transferencia del oxigeno de la masa activa oxido-reductora. Esto tiene por efecto degradar de manera general los rendimientos del procedimiento CLC, ya sea en termino de captacion de CO2 , de produccion de energia o de produccion de gas de sintesis segun las aplicaciones consideradas para el CLC.
Ademas, por que la formacion de coque contribuye a ralentizar las reacciones de combustion, es deseable, de manera general, minimizar la formacion de coque durante la inyeccion de la carga liquida a fin de obtener unas reacciones de combustion tan rapidas como sea posible.
Finalmente, la formacion de coque sobre la masa oxido-reductora constituye una imposicion sobre el tiempo de estancia de la masa activa en el reactor de combustion, que debe ser suficientemente largo para que todo el coque de las particulas que vuelven a la zona de combustion, despues de su paso en el reactor de oxidacion, sea eliminado por el proceso lento de gasificacion.
La patente FR 2.936.301 propone, para paliar los diferentes problemas relacionados con la formacion de coque durante la combustion de cargas liquidas, una disposicion de zonas de reaccion adapta a la combustion de cargas liquidas por bucle quimico, que permite una inyeccion controlada y optima de liquido al contacto de los oxidos metalicos y un control del tiempo de estancia de las particulas en la zona de combustion. Asi, lo esencial de la combustion del coque depositado sobre las particulas se realiza en el reactor de combustion, lo que permite limitar la cantidad de CO2 liberada en los efluentes gaseosos en la salida del reactor de oxidacion y alcanzar un porcentaje de captacion muy elevado de CO2 (definida como la relacion entre el CO2 emitido en los humos de la zona de combustion por reduccion del oxido metalico con respecto a las emisiones totales de CO2 del anterior). Sin embargo, las cantidades de oxidos empleados deben ser importantes a fin de permitir un tiempo de estancia importante del coque depositado sobre las particulas y su gasificacion.
El documento FR 1134513 A describe un procedimiento de conversion catalitica de hidrocarburos en presencia de particulas de catalizador y de solidos inertes de transferencia de calor.
Los documentos FR 2960940 A1 y FR 2980258 A1 describen un procedimiento de combustion en bucle quimico de una carga de hidrocarburos solidos.
El documento US 2012/0214160 A1 describe un procedimiento de combustion en bucle quimico de una carga de hidrocarburos liquidos.
Descripcion de la invencion
Objetivos y resumen de la invencion
La presente invencion tiene por objetivo paliar al menos en parte los problemas de realizacion de combustion en bucle quimico de cargas liquidas evocados anteriormente, y propone un procedimiento CLC para la combustion de cargas de hidrocarburos liquidos segun la reivindicacion 1, que comprende la utilizacion de particulas a alta temperatura distintas de las particulas del transportador de oxigeno, que permite volatilizar la carga liquida de hidrocarburos y llevar el coque asi formado, a fin de evitar la perdida de capacidad de transferencia de oxigeno por coquizacion de las particulas del transportador de oxigeno. Estas particulas utilizadas para llevar el coque pueden especialmente formar un segundo bucle de circulacion de particulas en lecho fluidizado, siendo la primera la de las particulas del transportador de oxigeno que circula entre los reactores de oxidacion y de combustion, permitiendo entonces el reciclaje de dichas particulas en el procedimiento.
La invencion permite asi mejorar los rendimientos del procedimiento CLC, en termino de captacion de CO2 y/o de produccion de energia. La invencion permite, por ejemplo, alcanzar un porcentaje de captacion de CO2 superior al 90%.
La presente invencion permite tambien minimizar la cantidad de masa activa oxido-reductora utilizada como transportador de oxigeno. Asi, es por ejemplo posible, a rendimientos iguales, por ejemplo para un porcentaje de captacion de CO2 del 90%, minimizar el tamano de las instalaciones CLC, y por lo tanto los costes de inversion asociados.
La invencion se refiere, segun un primer aspecto, a un procedimiento de combustion de una carga de hidrocarburos liquidos por oxido-reduccion en bucle quimico realizado en lecho fluidizado en el que se vaporiza parcialmente la carga de hidrocarburos liquidos al contacto de un solido caliente en forma de particulas para formar una carga liquida parcialmente vaporizada y para formar un coque sobre dicho solido, antes de poner en contacto la carga liquida parcialmente vaporizada con una masa activa oxido-reductora en forma de particulas distintas del solido caliente para realizar la combustion de la carga liquida parcialmente vaporizada en la que:
- se vaporiza parcialmente la carga liquida al contacto de las particulas del solido caliente en una primera zona de reaccion, siendo las particulas de dicho solido unas particulas de grupo A segun la clasificacion de Geldart;
- se envian los efluentes procedentes de la primera zona de reaccion en una segunda zona de reaccion en la que se realiza una gasificacion del coque de las particulas del solido y se realiza una combustion de la carga liquida parcialmente vaporizada y del gas procedente de la gasificacion del coque mediante una puesta en contacto con las particulas de la masa activa oxido-reductora, siendo dichas particulas de la masa activa oxido-reductora unas particulas de grupo B segun la clasificacion de Geldart;
- se prosigue la combustion de la carga liquida parcialmente vaporizada y/o del gas procedente de la gasificacion del coque procedente de la segunda zona de reaccion en una tercera zona de reaccion;
- se separa dentro de la mezcla procedente de la tercera zona de reaccion la mayoria de las particulas de la masa activa oxido-reductora y un flujo gaseoso que contiene la mayoria de las particulas del solido en una zona de separacion;
- se realiza una reoxidacion de las particulas de la masa activa oxido-reductora procedentes de la zona de separacion en una cuarta zona de reaccion antes de reenviar al menos una parte de dichas particulas de la masa activa oxido-reductora en la segunda zona de reaccion.
Ventajosamente, se separa dentro del flujo gaseoso que contiene la mayoria de las particulas del solido procedente de la zona de separacion las particulas del solido y el gas antes de reenviar dichas particulas del solido en la primera zona de reaccion.
De manera preferida, la carga de hidrocarburos liquidos se atomiza con un gas de atomizacion para formar unas gotitas de liquido finalmente dispersadas en el gas de atomizacion antes de ponerse en contacto con las particulas del solido en la primera zona de reaccion.
El solido se puede seleccionar entre los materiales siguientes: un catalizador de craqueo catalitico usado, coque de petroleo, arena, caliza.
Preferentemente, las particulas del solido tienen una distribucion granulometrica y una densidad inferiores a las de las particulas de la masa activa oxido-reductora. En particular, las particulas del solido tienen una distribucion granulometrica tal que mas del 90% de las particulas tienen un tamano comprendido entre 50 micrometros y 150 micrometros y una densidad comprendida entre 1000 kg/m3 y 1500 kg/m3, y las particulas de la masa activa oxidoreductora tienen una distribucion granulometrica tal que mas del 90% de las particulas tienen un tamano comprendido entre 100 micrometros y 500 micrometros y tienen una densidad comprendida entre 2500 kg/m3 y 4500 kg/m3.
La proporcion masica de coque depositada sobre el solido en la primera zona de reaccion esta ventajosamente comprendida entre el 1% y el 20%.
Preferentemente, las particulas del solido puestas en contacto con la carga liquida en la primera zona de reaccion tienen una temperatura comprendida entre 600°C y 1000°C.
Preferentemente, la velocidad superficial del gas en la primera zona de reaccion esta comprendida entre 1 m/s y 15 m/s, el tiempo de estancia medio del conjunto de las particulas esta comprendido entre 1 segundo y 20 segundos; la velocidad superficial del gas en la segunda zona de reaccion esta comprendida entre 0,3 m/s y 3 m/s, y el tiempo de estancia medio del conjunto de particulas esta comprendido entre 0,25 y 20 minutos; y la velocidad superficial del gas en la tercera zona de reaccion esta comprendida entre 1 m/s y 30 m/s, el tiempo de estancia medio del gas esta comprendido entre 1 segundo y 20 segundos, el tiempo de estancia medio del conjunto de las particulas esta comprendido entre 2 segundos y 1 minuto.
La invencion se refiere, segun un segundo aspecto, a un dispositivo de combustion en bucle quimico de una carga de hidrocarburos liquidos por oxido-reduccion en lecho fluidizado segun la reivindicacion 10 que comprende:
- una primera zona de reaccion para la vaporizacion parcial de la carga liquida de hidrocarburos y el deposito de coque sobre un solido caliente en forma de particulas que comprende:
- medios de inyeccion de la carga liquida de hidrocarburos,
- medios de alimentacion en dicho solido, y
- medios de inyeccion de un gas de fluidizacion;
- una segunda zona de reaccion para la gasificacion del coque de las particulas del solido y para la combustion de la carga liquida parcialmente vaporizada y del gas procedente de la gasificacion del coque, situada aguas abajo de la primera zona de reaccion y que comprende unos medios de alimentacion en una masa activa oxido-reductora en forma de particulas distinta del solido caliente,
- una tercera zona de reaccion para finalizar la combustion de la carga liquida parcialmente vaporizada y/o del gas procedente de la gasificacion del coque;
- una zona de separacion para separar dentro de una mezcla procedente de la tercera zona de reaccion la mayoria de las particulas de la masa activa oxido-reductora y un flujo gaseoso que contiene la mayoria de las particulas del solido, que comprende:
- un conducto de admision para dicha mezcla,
- un conducto de evacuacion para la mayoria de las particulas de la masa activa oxido-reductora, y
- un conducto de salida para el flujo gaseoso que contiene la mayoria de las particulas del solido; y
- una cuarta zona de reaccion para la reoxidacion de las particulas de la masa activa oxido-reductora procedentes de la zona de separacion que comprende:
- medios de alimentacion en particulas de la masa activa oxido-reductora procedentes de la zona de separacion, - medios de inyeccion de un gas de oxidacion, y
- medios de evacuacion de un flujo gaseoso que comprende la mayoria de las particulas de la masa activa oxidoreductora reoxidadas.
Ventajosamente, los medios de inyeccion de la carga liquida de hidrocarburos de la primera zona de reaccion comprenden unos medios de mezcla de la carga liquida con un gas de atomizacion y unos medios de atomizacion de la carga liquida.
Segun un modo de realizacion, el dispositivo comprende ademas una zona de separacion gas-solido para separar las particulas del solido y el gas dentro del flujo gaseoso que contiene la mayoria de dichas particulas procedentes de la zona de separacion y reciclar dichas particulas en la primera zona de reaccion.
Segun otro modo de realizacion, las primera, segunda y tercera zonas de reaccion forman respectivamente tres partes sucesivas de un unico y mismo reactor, estando una primera parte a la base del reaccion que comprende la primera zona de reaccion sustancialmente alargada y vertical y desembocando en una segunda parte en el centro del reactor que comprende la segunda zona de reaccion, prolongandose dicha segunda parte por una tercera parte del reactor que comprende la tercera zona de reaccion sustancialmente alargada y vertical, teniendo dicha segunda parte del reactor una seccion mas grande que la de las primera y tercera partes del reactor.
Segun otro modo de realizacion, cada zona de reaccion corresponde a un reactor independiente, estando los reactores independientes conectados por unos conductos que permiten el transporte de los efluentes que comprenden las particulas.
Otros objetos y ventajas de la invencion apareceran a la lectura de la descripcion que comprende unos ejemplos de realizaciones particulares de la invencion, dados a titulo no limitativos, realizandose la descripcion en referencia a las figuras anexas descritas a continuacion.
Breve descripcion de las figuras
La figura 1 es un esquema del principio del procedimiento segun la invencion.
La figura 2 es un esquema del procedimiento segun un modo de realizacion de la invencion.
En las figuras, las mismas referencias designan unos elementos identicos o analogos.
Descripcion detallada de la invencion
El procedimiento segun la invencion permite la combustion de una carga de hidrocarburos liquidos por oxidoreduccion en bucle quimico. Una realizacion en lecho fluidizado se lleva a cabo en la zona de oxidacion y en la zona de reduccion. Segun la invencion, se vaporiza parcialmente la carga de hidrocarburos liquidos al contacto de un solido caliente en forma de particulas para formar una carga liquida parcialmente vaporizada y para formar coque sobre dicho solido, antes de poner en contacto la carga liquida parcialmente vaporizada con una masa activa oxidoreductora en forma de particulas para realizar la combustion de la carga liquida parcialmente vaporizada. El solido caliente, utilizado para la vaporizacion de la carga de hidrocarburos liquidos antes de que esta este puesta en contacto con la masa oxido-reductora, tiene asi el papel de portador de coque en el procedimiento CLC, que permite limitar el deposito de coque sobre las particulas de la masa oxido-reductora, y, en consecuencia, la perdida de capacidad de transferencia de oxigeno de esta ultima que impacta negativamente los rendimientos del procedimiento CLC. El procedimiento CLC segun la invencion permite por ejemplo obtener unos porcentajes de captacion de CO2 muy elevados, superiores al 90%.
El procedimiento comprende las etapas principales siguientes: vaporizacion parcial de la carga de hidrocarburos liquidos con formacion de coque al contacto con el solido portador de coque, gasificacion del coque, combustion de los gases procedentes de los fenomenos de gasificacion y de vaporizacion al contacto del transportador de oxigeno, y reoxidacion del transportador de oxigeno, realizandose estas etapas en cuatro zonas de reaccion principales 3, 4, 5 y 7, en referencia a las figuras 1 y 2. Un etapa de separacion de las particulas del solido de las de la masa activa oxido-reductora se realiza tambien al final de la combustion. Estas diferentes etapas se detallan a continuacion de la descripcion. Tal procedimiento se ilustra mediante las figuras 1 y 2.
La figura 1 ilustra el principio del procedimiento CLC segun la invencion. En el esquema de la figura 1, se representa un modo de realizacion del procedimiento CLC y del dispositivo segun la invencion en el que cada una de las zonas de reaccion 3, 4, 5 corresponde a un reactor independiente, estando los reactores independientes conectados por unos conductos que permiten el transporte de los efluentes que comprenden las particulas.
En una primera zona de reaccion 3 o reactor de vaporizacion, se inyecta una carga de hidrocarburos liquidos 2 mediante medios de inyeccion y se introduce un solido caliente 1 que se presenta en forma de particulas mediante medios de alimentacion. La puesta en contacto de la carga liquida 2 y de las particulas del solido caliente 1 produce una vaporizacion de una parte del combustible liquido, mientras que la parte restante se deposita sobre las particulas del solido 1 en forma de coque. El coque corresponde por lo tanto aqui al residuo solido carbonado que resulta de la vaporizacion a alta temperatura, tipicamente a una temperatura superior a 400°C, que es la temperatura de equilibrio del medio despues del contacto entre las gotitas y las particulas, una vez la vaporizacion efectuada. Preferentemente, la temperatura de las particulas del solido 1 introducidas en la primera zona de reaccion 3 esta comprendida entre 600°C y 1000°C. La carga de hidrocarburos liquidos se introduce a una temperatura que puede permitir una buena atomizacion, generalmente comprendida entre 100°C y 350°C en funcion de su viscosidad. Las particulas de solido 1, ademas de permitir la vaporizacion parcial de la carga liquida 2 y el craqueo termico de una parte de esta carga, lo que contribuya a mejorar claramente la cinetica de combustion, tiene tambien el papel de portador de coque en el procedimiento CLC. Depositando asi el coque formado durante la vaporizacion parcial de la carga liquida sobre las particulas del solido 1, se limita la formacion de coque sobre la masa activa oxido-reductora utilizada para la combustion de la carga liquida, y, en consecuencia, se reduce la perdida de capacidad de transferencia de oxigeno de la masa activa oxido-reductora relacionada con el recubrimiento de la superficie de las particulas de la masa oxido-reductora por coque. Se aumenta asi los rendimientos del procedimiento, tal como el porcentaje de captacion de CO2 y/o la produccion de energia.
Las particulas de solido 1 son unas particulas de tipo A segun la clasificacion de Geldart relativa a la aptitud de las particulas a la fluidizacion, es decir unas particulas finas de fluidizacion relativamente facil (Geldart D., Powder Technology, 7, p 285-292 (1973)). Unos ejemplos de solido 1 se dan mas abajo en la descripcion. Las propiedades fisicas de las particulas del solido 1 son tales que pueden fluidizarse facilmente, y aptas para separarse de las particulas de la masa activa oxido-reductora. Preferentemente, las particulas del solido 1 tienen una distribucion granulometrica tal que mas del 90% de las particulas tienen un tamano (diametro medio de Sauter) comprendido entre 50 micrometros y 150 micrometros y una densidad comprendida entre 1000 kg/m3 y 1500 kg/m3.
En referencia a la caracterizacion de los materiales en forma de particulas utilizadas en la presente invencion, se entiende por densidad del material en forma de particulas la densidad de grano que tiene en cuenta la porosidad. La carga liquida 2 esta preferiblemente atomizada antes de su puesta en contacto con las particulas del solido caliente 1, con un gas de atomizacion, preferentemente vapor de agua, para formar unas gotitas de liquido finalmente dispersas en el gas de atomizacion. El tamano de las gotitas de liquido es preferentemente cercano al tamano de las particulas del solido 1, a fin de optimizar el contacto solido-liquido. Esta atomizacion permite el control de las condiciones de vaporizacion de la carga liquida 2 a fin de minimizar la formacion de coque.
Los medios de inyecciones de la carga liquida 2 comprendida por la primera zona de reaccion 3 pueden asi comprender unos medios de mezcla de la carga liquida 2 con el gas de atomizacion y unos medios de atomizacion de la carga liquida 2 (no representados en la figura 1). Estos medios son descritos, por ejemplo, en la patente FR 2.936.301.
Los medios de atomizacion que permiten formar unas gotitas de pequeno tamano sobre caudales importantes de liquido en presencia de gas son bien conocidos por el experto en la materia. Se pueden utilizar, por ejemplo, unos inyectores de tipo venturi, en el que la atomizacion del liquido se efectua en presencia de gas por paso en una restriccion, despues la suspension fluye en un divergente antes de conformarse en una boquilla. Se puede utilizar tambien un inyector de tipo impacto, en el que se encuentra una diana sobre la cual el liquido llega a alta velocidad y se cizalla por una corriente gaseosa antes de transportarse hacia una boquilla de puesta en forma del chorro. Se puede considerar tambien unos sistemas mas complejos ya bien descritos en la bibliografia. Estos inyectores permiten formar sobre unos caudales unitarios importantes (hasta 30-60 m3/h de liquido) unas gotitas cuyo tamano es cercano a 100 micrones o menos con unos caudales de gas que varian del 3% al 8% en peso del liquido, limitando al mismo tiempo la disipacion de energia con perdidas de cargas inferiores a 10-15 bares.
Las gotitas se inyectan preferiblemente en la periferia de la primera zona de reaccion 3 en la que las particulas del solido 1 se transportan, gracias a un numero importante de medios de atomizacion dispuestos alrededor de dicha zona y que forman un chorro dirigido hacia el centro de la zona.
El chorro de gotitas formado por cada atomizador esta constituido de gotitas en suspension en un gas (preferiblemente vapor de agua, o una mezcla vapor de agua-CO2, o los humos reciclados) que han servido, al menos en parte, a atomizar las gotitas.
La relacion masica del gas inyectado con las gotitas esta ventajosamente comprendida entre el 1 y el 15% en peso, preferiblemente del 3% al 8%.
Las gotitas y el gas inyectado con las gotitas forman un chorro que desemboca generalmente en la primera zona de reaccion 3 a una velocidad superficial media comprendida entre 10 m/s y 150 m/s, preferiblemente comprendida entre 30 y 100 m/s. Se entiende por velocidad superficial la relacion entre el caudal volumico de gas a las condiciones pasante en la seccion (m3/s) del reactor y la seccion del reactor (m2). Es importante inyectar la suspension gas-gotitas en la primera zona de reaccion 3 a una velocidad elevada a fin de penetrar el flujo de particulas.
Preferentemente, la velocidad superficial del gas en la primera zona de reaccion 3 esta comprendida entre 1 m/s y 15 m/s.
El porcentaje de vacio antes de la vaporizacion esta preferiblemente comprendido entre 0,5 y 0,9 (50% - 90%). Despues de la vaporizacion de la carga de hidrocarburos liquidos, el porcentaje de vacio aumenta y esta preferentemente y de manera general comprendido, de promedio, entre 0,8 y 0,98.
El tiempo de estancia medio del conjunto de las particulas esta preferentemente comprendido entre 1 segundo y 20 segundos.
La primera zona de reaccion 3 corresponde a una zona de transporte en la que la renovacion de las particulas de solido caliente 1 puestas en contacto con la carga liquida 2 inyectada, preferentemente en forma de gotitas, se asegura por un movimiento de circulacion controlado a fin de asegurarse que el liquido inyectado esta siempre al contacto con un solido caliente que se introduce en la zona de reaccion 3 y que va hacia la segunda zona de reaccion 4. En efecto, al contacto del liquido, el solido 1 se enfria. El movimiento de circulacion en la primera zona de reaccion 3 puede asegurarse por el resultado de presion en los umbrales de la zona de reaccion, por ejemplo por el balance de presion del bucle de circulacion del solido 1 cuando el solido se recicla.
La primera zona de reaccion 3 comprende unos medios de inyeccion de un gas de fluidizacion para fluidizar las particulas del solido 1 (no representado en la figura 1), situados aguas arriba de la inyeccion de la carga de hidrocarburos. El gas de fluidizacion es preferentemente vapor de agua, CO2 o una mezcla de los dos, a fin de favorecer la gasificacion del coque, en particular en la etapa siguiente. Los medios de fluidizacion (no representados) son bien conocidos por el experto en la materia y son, por ejemplo, unas rejillas de distribucion planas o troncoconicas, unas coronas de distribucion o unos “rociadores”.
Cabe subrayar que la inyeccion de gotitas en un lecho fluidizado denso, en el que la velocidad de fluidizacion de las particulas es inferior a la velocidad de transporte de las particulas y en el que la circulacion de solidos depende intrinsecamente de la calidad de fluidizacion y de la geometria del reactor no es, en este sentido, satisfactoria. Por lo tanto, es preferible inyectar las gotitas de liquido en un conducto en el que las particulas de solido caliente 1 se transportan, la renovacion de estas particulas al contacto de las gotitas depende entonces unicamente del balance de presion en los limites de la linea de transporte, que puede ajustarse durante el dimensionamiento de la instalacion, o durante la operacion ajustando la diferencia de presion entre los elementos del bucle de circulacion. Para este fin, en el procedimiento segun la invencion, la primera zona de reaccion 3 es preferentemente de manera sustancial alargada y vertical. Las condiciones de realizacion en los limites de esta zona de transporte (caudales, presion, etc.) se seleccionan a fin de que la velocidad superficial del gas despues de la vaporizacion de la carga liquida 2 sea superior a la velocidad de transporte de las particulas del solido 1.
La relacion masica entre el caudal de las particulas del solido 1 y el caudal de liquido 2 esta comprendida tipicamente entre 1 y 100, preferiblemente comprendida entre 1 y 30, para aportar suficientemente energia a las gotitas por contacto con las particulas por un lado, para maximizar el aire interfacial de las particulas del solido 1 que condicionara los intercambios termicos y el deposito de coque sobre cada particula por otro lado, y para asegurar despues, por vaporizacion y reaccion de una fraccion de la carga liquida 2, el transporte de las particulas del solido 1 gracias a la transferencia de cantidad de movimiento de la fase gaseosa (constituida de los gases que provienen de la carga liquida y de los gases auxiliares destinados a fluidizar el solido portador de coque y atomizar la carga liquida) hacia las particulas del solido 1.
En la salida de esta primera zona de reaccion 3, el porcentaje masico de coque depositado sobre el solido 1 que lleva el coque esta ventajosamente comprendido entre el 1% y el 20%, preferentemente entre el 3% y el 10%, aun mas preferiblemente entre el 5% y el 10%. Este porcentaje corresponde a la fraccion de materia procedente del hidrocarburo que se deposita sobre las particulas tras la no vaporizacion de una parte de este. Si M es la masa de una particula antes del contacto con la carga, su masa se vuelve M’ despues de la inyeccion de carga y el porcentaje de coque depositado corresponde a (M’-M)/*100.
Se envia en una segunda zona de reaccion 4 o reactor de gasificacion-combustion 4 los efluentes procedentes de la primera zona de reaccion 3, a saber una mezcla que comprende las 'particulas de solido 1 coqueadas, la carga liquida parcialmente vaporizada 19 y unos gases auxiliares de fluidizacion y eventualmente de atomizacion, y se pone en contacto estos efluentes con una masa oxido-reductora en forma de particulas 12. La segunda zona de reaccion 4 comprende unos medios de alimentacion de particulas de la masa oxido-reductora 12 procedentes de una cuarta zona de reaccion 7 o reactor de oxidacion en la que la masa oxido-reductora se oxida.
La segunda zona de reaccion 4 puede tambien comprender unos medios de inyeccion de un gas de fluidizacion (no representados), a fin de facilitar la mezcla del efluente que proviene de la primera zona de reaccion 3 y que entra en la segunda zona de reaccion 4 con las particulas de oxidos metalicos 12.
La masa activa oxido-reductora tiene el papel de transportador de oxigeno entre las zonas de reaccion (4, 5) de reduccion de la carga liquida parcialmente vaporizada 19 y el reactor de oxidacion 7. La masa oxido-reductora puede estar compuesta de oxidos metalicos, tales como, por ejemplo, unos oxidos de Fe, Ti, Ni, Cu, Mn, Co, V, solos o en mezcla, que pueden provenir de minerales (por ejemplo ilmenita o pirolusita) o ser sinteticos (por ejemplo particulas de oxido de niquel soportadas sobre alumina NiO/NiAI2O4), con o sin ligando, y presenta las propiedades de oxido-reduccion requeridas y las caracteristicas necesarias para la realizacion de la fluidizacion.
La masa oxido-reductora se pone en forma de particulas cuya granulometria se selecciona a fin de facilitar el transporte y el flujo de las particulas en y entre las diversas zonas de reaccion. Las particulas de la masa oxidoreductora son unas particulas de tipo B segun la clasificacion de Geldart. Al ser las particulas de solido 1 de tipo A segun esta misma clasificacion, es posible considerar una fase de separacion de los dos tipos de particulas para reciclar al menos las particulas del transportador de oxigeno, y preferentemente para reciclar los dos tipos de particulas: las del transportador de oxigeno que vuelven a la zona de reaccion 4 despues de la separacion y de la oxidacion en el reactor 7, y las particulas del solido 1 que pueden volver a la zona de reaccion 3 despues de la separacion.
Por estas mismas razones, las particulas de la masa activa oxido-reductora tienen preferentemente una distribucion granulometrica y una densidad superior a aquellas de las particulas del solido 1. Ventajosamente, las particulas de la masa activa oxido-reductora tienen una distribucion granulometrica tal que mas del 90% de las particulas tienen un tamano comprendido entre 100 micrometros y 500 micrometros y tienen una densidad de grano comprendida entre 2500 kg/m3 y 4500 kg/m3.
La capacidad de almacenamiento en oxigeno de la masa oxido-reductora esta ventajosamente comprendida, segun el tipo de material, entre el 1% y el 15% en peso. Ventajosamente, la cantidad de oxigeno efectivamente transferida por el oxido metalico esta comprendida entre el 1 y el 2% en peso, lo que permite utilizar solo una fraccion de la capacidad de transferencia de oxigeno, idealmente menos del 30% de esta a fin de limitar los riesgos de envejecimiento mecanico o de aglomeracion de las particulas.
La masa oxido-reductora se denomina activa en relacion con sus capacidades reactivas, en el sentido en el que es apta a tener un papel de transportador de oxigeno en el procedimiento CLC captando y liberando oxigeno. La masa activa oxido-reductora puede sufrir una fase de activacion a fin de aumentar sus capacidades reactivas que pueden consistir en una fase de subida en temperatura, preferentemente progresiva, y preferiblemente bajo atmosfera oxidante (por ejemplo bajo aire). Esta fase de activacion puede, por ejemplo, realizarse en la instalacion, en particular introduciendo las particulas de la masa oxido-reductora en el momento del inicio del procedimiento, antes de que sean iniciados los ciclos de oxido-reduccion con la introduccion de combustible en el procedimiento.
En la segunda zona de reaccion 4, se efectuan dos tipos de reacciones:
- la reaccion (3) a continuacion corresponde a la reaccion de gasificacion del carbono depositado sobre las particulas del solido 1 portador de coque, que produce gas de sintesis (CO+H2).
C H2O ^ CO H2 (3)
- el conjunto de las reacciones (4), (5) y (6) a continuacion traduce la oxidacion de la carga de hidrocarburos liquidos parcialmente vaporizada 19 y del gas de sintesis al contacto de los oxidos metalicos:
CnHm MxOy -> nCO2 + m/2 H2O MxOy-2n-m/2 (4)
CO MxOy -> CO2 MxOy-1 (5)
H2 + MxOy -> H2O MxOy-1 (6)
Las condiciones de fluidizacion son tales que esta segunda zona de reaccion 4 actua preferentemente en lecho fluidizado denso. Por lecho fluidizado denso, se entiende un lecho fluidizado en el que la fraccion de gas sg es inferior a 0,9, preferentemente inferior a 0,8. En esta segunda zona 4, la velocidad del gas es preferentemente debil a fin de obtener una fase densa, y el tiempo de estancia de las particulas es preferentemente elevado.
Ventajosamente, la velocidad superficial del gas esta comprendida entre 0,3 m/s y 3 m/s, y el tiempo de estancia medio del conjunto de las particulas esta comprendido entre 0,25 minutos y 20 minutos.
De promedio, en la segunda zona de reaccion 4, el porcentaje de vacio puede estar comprendido entre 0,5 y 0,9, preferentemente entre 0,7 y 0,9.
La temperatura en la segunda zona de reaccion 4 es sustancialmente homogenea, y es preferentemente superior a 800°C, y preferiblemente comprendida entre 900°C y 1000°C, a fin de minimizar la duracion requerida para gasificar el coque.
En una tercera zona de reaccion 5 o reactor de combustion, se prosigue la combustion a fin de completar la oxidacion de la fraccion de combustible no quemado (carga liquida parcialmente vaporizada 19 y/o gas de sintesis) en el reactor de gasificacion-combustion 4 para formar principalmente CO2 y vapor de agua. El oxigeno requerido para esta oxidacion, realizada segun las ecuaciones de reaccion (3), (4) y (5), se proporciona por la masa activa oxido-reductora.
Preferentemente, el tiempo de estancia medio del gas en esta tercera zona de reaccion 5 esta comprendido entre 1 segundo y 20 segundos, el tiempo de estancia medio del conjunto de las particulas esta comprendido entre 2 segundos y 1 minuto, y el porcentaje de vacio es superior a 0,9.
La velocidad superficial del gas es preferentemente superior a 1 m/s e inferior a 30 m/s, preferentemente comprendida entre 1 y 15 m/s, mas preferiblemente entre 3 y 15 m/s, a fin de facilitar el transporte del conjunto de las particulas minimizando al mismo tiempo las perdidas de carga a fin de optimizar el rendimiento energetico del procedimiento.
Esta zona de reaccion 5 actua preferentemente en lecho fluidizado diluido. Por lecho fluidizado diluido, se entiende un lecho fluidizado en el que la fraccion volumica de las particulas (solido masa activa oxido-reductora) es inferior a 10% en volumen.
Al final de esta etapa, la mezcla en la salida de la zona de reaccion 5 comprende las particulas de la masa activa oxido-reductora parcialmente reducidas, las particulas del solido 1 mayoritariamente regeneradas, es decir que no lleva mas coque, y los gases procedentes de la combustion, mayoritariamente CO2 y vapor de agua.
El oxigeno proporcionado por la masa activa oxido-reductora en las zonas de reaccion 4 y 5 es preferiblemente inferior al 2% masico con respecto a la masa de oxido metalico.
La temperatura en la tercera zona de reaccion 5 es preferentemente superior a 800°C, y mas preferiblemente comprendida entre 900°C y 1000°C.
Al final de la combustion en la tercera zona de reaccion 5, la mezcla gas/particulas se envia en una zona de separacion 6 a fin de separar dentro de dicha mezcla las particulas pesadas de las particulas ligeras. Las particulas pesadas estan esencialmente constituidas por las particulas de la masa activa oxido-reductora a reciclar, y las particulas ligeras por las particulas de solido 1, que se busca preferentemente reciclar hacia la primera zona de reaccion 3, especialmente por que pueden contener coque sin quemar.
Esta etapa de separacion permite enviar al menos una parte de las particulas de la masa activa oxido-reductora hacia la zona de oxidacion 7, que se enviara despues de nuevo, al menos en parte, hacia la zona de gasificacioncombustion 4, formando asi un primer bucle de circulacion. Las particulas del solido 1 que salen de la zona de separacion 6 pueden enviarse ventajosamente a la primera zona de reaccion 3 (reactor de vaporizacion) para su reciclaje, formando asi un segundo bucle de circulacion en el procedimiento segun la invencion.
Tal separador de particulas se describe, por ejemplo, en detalle en la solicitud de patente europea EP 2.577.162, y sus principales caracteristicas son recogidas a continuacion.
La zona de separacion 6 comprende un conducto de admision para dicha mezcla, un conducto de evacuacion para las particulas de la masa activa oxido-reductora y un conducto de salida para el flujo gaseoso que contiene la mayoria de las particulas del solido 1.
La zona de separacion 6 puede tambien comprender un conducto (no representado) para la introduccion de un gas que proviene de una fuente exterior. Este gas puede contener oxigeno o un gas oxidante para proseguir las reacciones de combustion del CO e hidrogeno en el separador 6.
Dentro de la zona de separacion 6, la velocidad superficial de flujo gaseoso es superior a la velocidad terminal de caida de las particulas del solido 1 para permitir su arrastre con el gas.
Asi, sometiendo la mezcla gas/particulas procedente de la tercera zona de reaccion 5 a un flujo gaseoso de velocidad impuesta, es posible proceder a una separacion “rapida” entre las particulas pesadas y las particulas ligeras.
Por separacion rapida, se entiende una separacion que se realiza en menos de 1 minuto y preferiblemente en menos de 20 segundos, correspondiendo esta duracion al tiempo de estancia de las particulas ligeras en la fase diluida del separador.
La fase diluida presenta generalmente un porcentaje de particulas en general inferior al 5%, incluso inferior al 1% (vol.).
La zona de separacion 6 comprende al menos un recinto que comprende el conducto de admision de dicha mezcla, y en el que el conducto de evacuacion para la mayoria de las particulas de la masa activa oxido-reductora 12 esta situado en la parte inferior del recinto y el conducto de salida para el flujo gaseoso que contiene la mayoria de las particulas del solido 1 se situa en la parte superior del dispositivo. Los parametros de admision y de evacuacion/salida se seleccionan para crear en el recinto una fase densa en la parte inferior y una fase diluida en la parte superior, y el conducto de admision desemboca en la fase diluida.
Asi, la separacion se realiza en la fase diluida del separador a fin de obtener la mejor eficacia de separacion posible. Se puede definir la eficacia de separacion mediante la formula:
X = cantidad de particulas de solido 1 arrastradas con el gas / cantidad total de particulas de solido 1 en la mezcla de particulas que entra en el separador 6.
Gracias a la utilizacion de tal dispositivo de separacion, se puede obtener una eficacia de separacion generalmente superior al 70%, incluso superior al 80%. Debido a esta buena eficacia de separacion, es posible aumentar el porcentaje de captacion en CO2 del procedimiento, definiendose este por la relacion cantidad de CO2 emitida a nivel de la zona de combustion / cantidad total de CO2 emitida en el bucle CLC.
Asi, la utilizacion de tal dispositivo de separacion, hecha posible por la utilizacion de los dos tipos de particulas conforme a la invencion, contribuye a alcanzar un porcentaje de captacion superior al 90%.
De manera preferida, el flujo gaseoso a velocidad impuesta se induce totalmente por el efluente gaseoso que contiene las particulas que provienen de la tercera zona de reaccion 5, pero es tambien posible ajustar la velocidad por inyeccion complementaria de un gas que proviene de una fuente externa, que puede tambien contribuir a la fluidizacion de una fase densa que acumula las particulas sedimentadas.
Preferentemente, la velocidad superficial del gas en la fase diluida de la zona de separacion se fija a un valor generalmente comprendido entre el 30 y el 300% de la velocidad terminal de caida media de las particulas de la masa activa oxido-reductora, preferentemente comprendido entre el 50% y el 150%, y aun mas preferiblemente comprendido entre el 75% y el 125%.
La velocidad terminal de caida media se obtiene a partir de la formula (7) siguiente (extraida de Fluidization Engineering, Butterworth-Heinemann, Daizo Kunii, Octave Levenspiel, p.80).
Figure imgf000011_0001
en la que:
dp es el diametro medio de las particulas
Ps es la masa volumica de las particulas (kg/m3)
Pg es la masa volumica del gas (kg/m3)
CD el coeficiente de resistencia aerodinamica
A la salida de la zona de separacion 6, el flujo gaseoso que contiene las particulas mas ligeras se envia hacia uno o varios ciclones de separacion gas-solido 8. En la salida del o de los ciclones, el flujo gaseoso 11 no contiene mas que un contenido en particulas generalmente comprendido entre 100 mg/m3 y 1 g/m3. Se pueden considerar tratamientos ulteriores, tales como el desempolvado ultimo, la condensacion del agua, la recuperacion de calor, la deSOx, la deNOx, etc.
La union entre la tercera zona de reaccion 5 y la zona de separacion 6 puede estar constituida de un cono divergente, abierto hacia el vertice de la zona de separacion 6, segun un angulo comprendido ventajosamente entre 6° y 30°. En este caso, la velocidad minima del gas en la salida del cono es superior a 3 m/s y preferentemente superior a 5 m/s, a fin de alcanzar unas condiciones de transporte satisfactorias en la salida de la tercera zona de reaccion 5. De manera analoga, este cono divergente puede estar constituido por un inserto colocado en cabeza de la tercera zona de reaccion 5. De esta manera, se asegura una buena distribucion de la mezcla gaseosa que contiene unas particulas sobre toda la seccion transversal de la zona de separacion 6. Asi, puede limitarse la altura total de la zona de separacion 6.
En lo que se refiere a las particulas de la masa activa oxido-reductora 12 separadas directamente en la parte inferior de la zona de separacion 6, estas se envian por un conducto 13 hacia la cuarta zona de reaccion de oxidacion 7, compuesta de uno o varios lechos fluidizados en paralelo o en serie alimentada con un gas oxidante 9 tal como aire 0 vapor de agua.
El conducto 13 puede alimentar un recinto (no representado) que actua como zona tampon. Esta zona tampon puede materializarse por un lecho fluidizado concentrico y periferico en la tercera zona de reaccion 5, obteniendose la fluidizacion por inyeccion de un gas portado por un conducto (no representado). De manera ventajosa, este gas participa en la separacion en la zona de separacion 6 canalizandose hacia dicha zona de separacion por otro conducto (no representado). En este lecho fluidizado de la zona tampon, es ventajoso disponer de medios de intercambio de calor que pueden ser unos tubos en pared o en el lecho fluidizado que permite recuperar una parte variable que representa generalmente del 5% al 60% del calor producido en el procedimiento de combustion en bucle quimico. Un conducto (no representado) permite separar las particulas de la masa activa oxido-reductora de la zona tampon hacia la cuarta zona de oxidacion 7 para oxidar de nuevo esta.
De la zona de separacion 6, una parte de las particulas pesadas que han decantado (mayoritariamente unas particulas de la masa activa oxido-reductora) puede extraerse por un conducto (no representado) para reciclarse hacia la zona de reaccion 4. Es asi posible, eventualmente, favorecer la homogeneidad de temperatura en las zonas de reaccion 4, 5 y en la zona de separacion 6.
La cuarta zona de reaccion 7 trabaja en lecho fluidizado a una temperatura generalmente comprendida entre 700°C y 1200°C, preferentemente entre 950°C y 1100°C, en funcion del caudal de circulacion de las particulas de la masa activa oxido-reductora entre este reactor y las zonas de combustion y de la capacidad de transferencia de oxigeno del material.
Una vez las particulas de portador de oxigeno reoxidadas, estas se reenvian despues hacia la segunda zona de reaccion 4. El efluente gaseoso 10 en la salida del reactor 7 esta empobrecido en oxigeno.
A pesar de que no esta representado en la figura 1, un dispositivo de separacion gas/solido de tipo ciclon esta dispuesto preferentemente aguas abajo del reactor 7 para permitir la separacion en la salida de dicho reactor del gas empobrecido en oxigeno y las particulas de la masa activa oxido-reductora.
Un segundo modo de realizacion del procedimiento y del dispositivo segun la invencion se ilustra en la figura 2. Este segundo modo de realizacion difiere del primer modo de realizacion de la invencion ilustrado en la figura 1, esencialmente por que las primera, segunda y tercera zonas de reaccion (3, 4, 5) forman respectivamente tres partes sucesivas de un unico y mismo reactor 15. Segun este modo de realizacion, las etapas de vaporizacion parcial de la carga liquida, de gasificacion del coque y de combustion se realizan en un unico reactor 15 cuyas secciones de paso pueden variar en funcion de la elevacion. La primera parte de la base del reactor 15 comprende la primera zona de reaccion 3, en la que se realiza la vaporizacion parcial de la carga liquida 2 al contacto de las particulas de solido caliente 1. Esta primera parte del reactor es sustancialmente alargada y vertical (se utiliza generalmente el termino de “riser” en ingles), y desemboca en una segunda parte en el centro del reactor 15 que comprende la segunda zona de reaccion 4, en la que se realiza la gasificacion del coque de las particulas del solido 1 y la combustion de la carga liquida parcialmente vaporizada y del gas procedente de la gasificacion del coque al contacto de las particulas de la masa activa oxido-reductora 12b. Esta segunda parte 4 se prolonga por una tercera parte del reactor 15 que comprende la tercera zona de reaccion 5. Esta tercera parte 5 del reactor 15 es sustancialmente alargada y vertical. Segun esta configuracion, la segunda parte 4 del reactor 15 tiene una seccion mas grande que la seccion de la primera parte 3 y que la seccion de la tercera parte 5 del reactor 15.
Esta configuracion de un reactor unico 15 para las tres zonas de reaccion (3, 4, 5) permite especialmente obtener un dispositivo mas compacto, simplifica el dimensionamiento y la ingenieria de la instalacion, y minimiza las perdidas termicas.
La carga de hidrocarburos liquidos 2 y el gas de fluidizacion 14 se inyectan en la parte baja de la primera parte (riser) del reactor 15, con la ayuda, preferentemente, de un atomizador de carga. El solido 1 en forma de particulas se inyecta despues en esta misma primera parte del reactor 15 a fin de volatilizar parcialmente la carga liquida y formar coque sobre las particulas del solido 1. La seccion del reactor 15 es mas ancha en su segunda parte 4 a fin de aumentar el tiempo de estancia de la fase gas y de la fase solida en esta zona de reaccion. Esto permite asegurar el avance de la gasificacion del coque depositado en la superficie de las particulas del solido 1, que es una reaccion restrictiva desde el punto de vista cinetico. La seccion del reactor 15 se reduce en su tercera parte que corona la segunda parte, en la que finaliza la combustion dentro de un lecho en fase diluida.
La configuracion del reactor 15 tal como se representa esquematicamente en la figura 2 no es limitativa, y otras configuraciones en las que la seccion del reactor unico varia son posibles, por ejemplo la utilizacion de un reactor unico para solo las etapas de vaporizacion y gasificacion-combustion, o para las etapas de gasificacion-combustion y finalizacion de la combustion, o formas de reactor diferentes.
La separacion de las particulas de los dos tipos (masa activa oxido-reductora (12a, 12b, 12c) y solida 1) se efectua en una zona de separacion 6 a la salida del riser 5 por diferencia de masa. Las particulas del transportador de oxigeno mas pesadas son sustraidas en la parte inferior del separador 6 y las particulas del solido 1 se separan por la parte alta del separador con los gases procedentes de la combustion. Las particulas del solido 1 se separan despues del flujo gaseoso procedente de la combustion en un ciclon 8, y se reciclan ventajosamente hacia la zona de reaccion 3 del reactor a traves de un sifon para iniciar un nuevo ciclo. Las particulas del transportador de oxigeno se conducen hacia el reactor de oxidacion 7, controlandose el caudal preferentemente por una valvula no mecanica de tipo valvula en L que permite controlar el caudal de particulas por inyeccion controlada de un gas de insuflacion aguas arriba de un codo en un lecho de transporte en el que un gas se inyecta para transportar las particulas. Se pueden utilizar diferentes configuraciones para el reactor de oxidacion 7. Un dispositivo de separacion gas/solido 16 de tipo ciclon esta dispuesto preferentemente aguas abajo del reactor 7 para permitir la separacion en la salida de dicho reactor del gas empobrecido en oxigeno y de las particulas de la masa activa oxido-reductora 12a. Se utiliza, por ejemplo, un lecho fluidizado circulante, en el que un sifon 17 con dos salidas divide el flujo de particulas 12a en dos sub-flujos 12c y 12b, volviendo el sub-flujo 12c hacia el reactor de oxidacion 7, y volviendo el sub-flujo 12b hacia el reactor de gasificacion-combustion 4. Ventajosamente, unos medios de intercambio de calor 18, que pueden ser unos tubos de pared o en el lecho fluidizado, permiten recuperar una parte del calor producido en el procedimiento de combustion en bucle quimico (por ejemplo de 5% al 60% del calor producido).
Las cargas liquidas que pueden utilizarse en este procedimiento de bucle quimico de combustion en lecho fluidizado se refiere a cualquier fraccion de hidrocarburos liquidos que proviene de la produccion o del refinado de petroleo cuyo punto de ebullicion en las condiciones atmosfericas es mayoritariamente superior a 340°C (es decir cualquier corte cuya curva de destilacion hace parecer que menos del 10% de sus componentes hierve a una temperatura inferior a 340°C).
Las cargas en cuestion son en particular los cortes de tipo residuos atmosfericos (residuos de destilacion llevada en las condiciones atmosfericas); o preferentemente los cortes de tipo residuos al vacio (restos de destilacion llevada al vacio) para los cuales menos del 10% de los componentes tiene un punto de ebullicion inferior a 500°C; o finalmente los restos de procedimientos de desfasado constituidos del precipitado obtenido despues del contacto con un disolvente parafinico constituido de un alcano cuyo numero de atomos de carbono esta comprendido entre 3 y 7. La carga contiene por lo tanto mayoritariamente fracciones pesadas dificilmente convertibles y no integrables en las bases de carburante, solas o en mezcla, tales como los fueles de deposito, los residuos de destilacion atmosferica o de destilacion al vacio, los residuos de procedimiento de conversion (hidroconversion en lecho burbujeante, FCC, etc.), los asfaltos procedentes de los procedimientos de desasfaltado, especialmente de desasfaltado con propano, butano, pentano, hexano, heptano o betunes (por ejemplo fracciones de crudos pesados del Canada no destilables). El porcentaje de residuos solidos resultante de la vaporizacion y de la pirolisis de un producto de petroleo se define por su carbono Conradson. El procedimiento segun la invencion permite valorizar unas cargas pesadas que tienen un carbono Conradson que va hasta un 40%.
Asimismo, el procedimiento segun la invencion es ventajosamente aplicable a cargas pesadas que tienen un contenido en asfaltenos que precipita en el heptano que va hasta un 25%.
El solido 1, que tiene el papel de portador de coque, esta en forma de particulas, y presenta unas propiedades fisicas, en particular una densidad y una granulometria, tales que las particulas son preferentemente de tipo A segun la clasificacion de Geldart. Asi, en el procedimiento segun la invencion puede considerarse la separacion entre estas particulas y las de la masa activa oxido-reductora.
Cualquier solido que presenta tales propiedades puede utilizarse en el procedimiento segun la invencion. El solido 1 puede ser, de manera no limitativa, un catalizador usado de craqueado catalitico, de coque de petroleo, de cal o de arena.
Entre las ventajas relacionadas con la utilizacion de un catalizador de craqueado catalitico usado, se pueden citar los siguientes:
- tales catalizadores representan unos desechos habitualmente poco valorizados, y su utilizacion en el procedimiento segun la invencion permite su reciclaje;
- puede no ser necesario realizar una etapa de moldeado de dichos catalizadores de craqueado catalitico antes de su utilizacion en el procedimiento segun la invencion, ya que estos ya lo han sido para el procedimiento de craqueado catalitico. En lo ultimo, el catalizador esta en forma de particulas y circula en continuo entre una zona de reaccion y una zona de regeneracion, perteneciendo las particulas al grupo A de la clasificacion periodica de Geldart, con preferentemente un diametro medio (diametro de Sauter) de las particulas comprendido entre 50 micrones y 100 micrones, preferiblemente alrededor de 70 micrones, y la masa volumica de grano estara comprendida entre 1000 kg/m3 y 3500 kg/m3. La distribucion granulometrica del polvo utilizado en el procedimiento de craqueado catalitico se extiende preferentemente. Tales propiedades pueden alcanzarse gracias a un moldeado del catalizador mediante tecnicas tales como el secado por atomizacion (”spray drying”). En estas condiciones, es posible fabricar unos polvos cuyo diametro medio esta comprendido entre 50 micrones y 100 micrones, pero que contiene unas cantidades importantes de finas partfculas (preferiblemente del 5% al 20% en peso);
- tales catalizadores pueden presentar la capacidad de aprisionar los metales pesados contenidos en el combustible, por ejemplo nfquel, vanadio o hierro, que pueden contribuir modestamente a la capacidad de transferencia de oxfgeno;
- la utilizacion de un catalizador de craqueo catalftico usado permite el craqueo catalftico de la carga lfquida vaporizada durante el procedimiento segun la invencion, lo que mejora la cinetica de combustion en presencia de partfculas de la masa activa oxido-reductora que favorece la descomposicion de moleculas pesadas en moleculas mas pequenas y mas reactivas.
Tales catalizadores se utilizan en los procedimientos de craqueo catalftico en los que la carga se convierte para la realizacion de reacciones de craqueo por catalisis acida. Es bien conocido que la acidez del catalizador puede obtenerse utilizando unos solidos a base de sflice y de alumina, o de estructuras cristalinas complejas como las zeolitas. El catalizador de craqueo catalftico comprende en general una o varias zeolitas. La zeolia mas habitualmente utilizada es la zeolita USY. Pueden utilizarse, por ejemplo, otras zeolitas como la ZSM-5. Estas ultimas pueden integrarse en una matriz de sflice alumina de composicion variable. En un catalizador de craqueo catalftico usado, la relacion Si/Al de zeolita es generalmente cercana a 4 a 10, frecuentemente cercana a 5 a 6. Los catalizadores pueden contener a veces unos oxidos de tierras raras hasta un 5% en peso.
El solido 1 puede ser coque de petroleo. En este caso, el solido 1 es ventajosamente en sf mismo un combustible que contribuye a mejorar los rendimientos del procedimiento en terminos de porcentaje de captacion de CO2 y/o de produccion de energfa. Se trata entonces de una co-combustion de cargas de hidrocarburos lfquidos y solidos. En el caso de la utilizacion de coque de petroleo, un dispositivo de atricion esta colocado preferentemente en la primera zona de reaccion 3, que comprende por ejemplo un sistema de inyeccion de gas a alta velocidad, para permitir el control de la granulometna del coque de petroleo en la instalacion y evitar un crecimiento demasiado importante de algunas partfculas relacionado con el deposito de coque que se recubre sobre las partfculas durante la vaporizacion y que pueden tambien generar una aglomeracion de las partfculas entre sf.
La utilizacion de cal (CaCO3) como solido 1 es ventajosa, ya que la cal constituye una fuente facil y ampliamente disponible a un coste interesante. En las condiciones del procedimiento, la cal se transforma en oxido de calcio CaO, que es comunmente utilizado como agente de DeSOx de los humos de combustion. La utilizacion de cal en el procedimiento segun la invencion presenta por lo tanto la doble ventaja de permitir el transporte de coque formado durante el procedimiento y asf evitar la coquizacion de la masa activa oxido-reductora utilizada para la combustion, permitiendo al mismo tiempo la desulfuracion de los gases procedentes de la combustion en las zonas de combustion.
Las principales ventajas relacionadas con la utilizacion de arena como solido 1 son el bajo coste y la disponibilidad de este material.
Ejemplos
Ejemplo 1: unidad de combustion en bucle qufmico de cargas lfquidas sin portador de coque
En un primer ejemplo, se han calculado los rendimientos de una unidad de combustion que actuan por combustion en bucle qufmico y que trata una carga de hidrocarburos lfquidos del tipo constituida de un residuo al vacfo de petroleo, cuya composicion qufmica se da en la tabla 1 siguiente. En este ejemplo, no hay utilizacion de partfculas de un segundo tipo que tiene el papel de portador de coque.
La unidad CLC en lecho fluidizado comprende un reactor “fuel” en el que se realiza la combustion de la carga lfquida, introducida con un gas de fluidizacion, al contacto de la masa activa oxido-reductora en forma de partfculas y un reactor “aire” en el que se realiza la oxidacion de la masa activa oxido-reductora al contacto de aire, que circula entre los dos reactores. El aire que sale del reactor aire esta empobrecido en O2 y comprende un 10% de CO2. Los efluentes gaseosos en la salida del reactor de fuel comprenden vapor de agua y un 90% de CO2. El flujo de partfculas que va del reactor de fuel hacia el reactor aire comprende las partfculas de la masa activa oxido-reductora parcialmente reducidas asf como coque no oxidado.
Tabla 1
Figure imgf000014_0001
La cantidad de residuo tratada por esta unidad es de 30 kg/s. Para este ejemplo 1, se toman en cuenta dos rendimientos en coque:
- caso A: un 30% de rendimiento en coque para un residuo de composicion similar a la composicion tipo y para el cual un 30% del resto se transforma en coque, es decir aproximadamente 9 kg/s de coque formado, y un 70% del residuo se vaporiza.
- caso B: un 15% de rendimiento en coque para un residuo de composicion similar a la composicion tipo y mas ligero que el residuo del caso A, y para el cual un 15% del residuo se transforma en coque y un 85% del resto se vaporiza. Ademas, se considera como base de calculo una eficacia de captacion del CO2 del 90%, es decir que un 90% del CO2 sale en el efluente gaseoso del reactor de fuel. Esto corresponde a un porcentaje de conversion del coque del 66,7% para el caso A y del 33,3% para el caso B.
El transportador de oxigeno se utiliza a un porcentaje R0AX del 2%, es decir que para cada 100 gramos de la masa activa oxido-reductora, se utilizan 2 gramos de oxigeno. Teniendo en cuenta este porcentaje de utilizacion, la circulacion de particulas de la masa activa oxido-reductora requeridas para asegurar la combustion del 90% del residuo es de 4407,6 kg/s para el caso A y de 4339,9 kg/s para el caso B (porcentaje de coquizacion del solido del 20%, que corresponde a 20 g de coque para cada 100 g de transportador de oxigeno coqueado).
La conversion del coque en funcion del tiempo de estancia y de la temperatura del reactor se ha calculado en las condiciones de realizacion del reactor de fuel para los caso A y B, dadas en la tabla 2.
Tabla 2
Figure imgf000015_0001
Ejemplo 2: unidad de combustion en bucle quimico de cargas liquidas con portador de coque
En este segundo ejemplo, se han calculado los rendimientos de una unidad de combustion que actua por combustion en bucle quimico y que trata una carga de hidrocarburo liquido constituida de un residuo al vacio de petroleo del mismo tipo que el del ejemplo 1 (vease el analisis quimico dado en la tabla 1). En este ejemplo, se utiliza el procedimiento segun la invencion, en el que unas particulas distintas de las del transportador de oxigeno se utilizan para llevar el coque formado durante la vaporizacion de la carga.
Esta unidad esta compuesta de dispositivos ya descritos en relacion con la figura 1.
La cantidad de resto tratada por esta unidad es de 30 kg/s. Como para el primer ejemplo, se han tomado en cuenta dos rendimientos en coque:
- caso A: un 30% de rendimiento en coque para un residuo de composicion similar a la composicion tipo y para el cual un 30% del residuo se transforma en coque, es decir aproximadamente 9 kg/s de coque formado, y un 70% del residuo se vaporiza; y
- caso B: un 15% de rendimiento en coque para un residuo de composicion similar a la composicion tipo y mas ligero que el residuo del caso A, y para el cual un 15% del resto se transforma en coque y un 85% del resto se vaporiza. Se considera como base de calculo una eficacia de captacion del CO2 del 90%, es decir que un 90% del CO2 sale en el efluente gaseoso del reactor de fuel. Esto corresponde a un porcentaje de conversion del coque del 66,7% para el caso A y del 33,3% para el caso B.
El transportador de oxigeno se utiliza a un porcentaje R0AX del 2%, es decir que para cada 100 gramos de la masa activa oxido-reductora, se utilizan 2 gramos de oxigeno. Teniendo en cuenta este porcentaje de utilizacion, la circulacion de particulas de la masa activa oxido-reductora requeridas para asegurar la combustion del 90% del resto es de 4317,4 kg/s para los casos A y B.
El grado de coquizacion del solido portador de coque se fija para este segundo ejemplo al 20%, que corresponde a un caudal para las particulas del solido portador del coque de 90,2 kg/s para el caso A, y de 45,1 kg/s para el caso B, lo que permite el deposito de coque durante la vaporizacion de la carga liquida.
La conversion del coque en funcion del tiempo de estancia y de la temperatura del reactor se ha calculado en las condiciones de realizacion del reactor de fuel para los casos A y B, dadas en la tabla 3.
Tabla 3
Figure imgf000016_0001
Estos resultados ilustran los rendimientos del procedimiento y del dispositivo segun la invencion, especialmente que la coquizacion de la masa activa oxido-reductora esta muy limitado en comparacion con un procedimiento CLC segun la tecnica anterior (ejemplo 1) que no utiliza particulas distintas de las de la masa tal como se ha descrito, asi como lo muestran las cifras que se refieren al inventario del transportador de oxigeno. Gracias a la presente invencion, la cantidad de masa activa oxido-reductora utilizada se divide por mas de 3 en comparacion con el ejemplo 1 para el caso A (residuos mas pesados), y por mas de dos para el caso B (residuos mas ligeros).

Claims (14)

REIVINDICACIONES
1. Procedimiento de combustion de una carga de hidrocarburos liquidos por oxido-reduccion en bucle quimico realizado en lecho fluidizado en el que se vaporiza parcialmente la carga de hidrocarburos liquidos (2) al contacto de un solido caliente (1) en forma de particulas para formar una carga liquida parcialmente vaporizada (19) y para formar coque sobre dicho solido (1), antes de poner en contacto la carga liquida parcialmente vaporizada (19) con una masa activa oxido-reductora en forma de particulas (12, 12a, 12b, 12c) distinta del solido caliente para realizar la combustion de la carga liquida parcialmente vaporizada (19), en el que:
- se vaporiza parcialmente la carga liquida al contacto de las particulas del solido caliente (1) en una primera zona de reaccion (3), siendo las particulas de dicho solido (1) unas particulas de grupo A segun la clasificacion de Geldart;
- se envian los efluentes procedentes de la primera zona de reaccion (3) en una segunda zona de reaccion (4) en la que se realiza una gasificacion del coque de las particulas del solido (1) y se realiza una combustion de la carga liquida parcialmente vaporizada (19) y del gas procedente de la gasificacion del coque por una puesta en contacto con las particulas de la masa activa oxido-reductora (12, 12a, 12b, 12c), siendo dichas particulas de la masa activa oxido-reductora (12, 12a, 12b, 12c) unas particulas de grupo B segun la clasificacion de Geldart;
- se prosigue la combustion de la carga liquida parcialmente vaporizada (19) y/o del gas procedente de la gasificacion del coque procedente de la segunda zona de reaccion (4) en una tercera zona de reaccion (5);
- se separa, dentro de la mezcla procedente de la tercera zona de reaccion (5), la mayoria de las particulas de la masa activa oxido-reductora (12, 12a, 12b, 12c) y un flujo gaseoso que contiene la mayoria de las particulas del solido (1) en una zona de separacion (6);
- se realiza una reoxidacion de las particulas de la masa activa oxido-reductora (12, 12a, 12b, 12c) procedentes de la zona de separacion (6) en una cuarta zona de reaccion (7) antes de reenviar al menos una parte de dichas particulas de la masa activa oxido-reductora (12, 12a, 12b, 12c) en la segunda zona de reaccion (4).
2. Procedimiento segun la reivindicacion 1, en el que se separa, dentro del flujo gaseoso que contiene la mayoria de las particulas del solido (1) procedente de la zona de separacion (6), las particulas del solido (1) y el gas antes de reenviar dichas particulas del solido (1) en la primera zona de reaccion (3).
3. Procedimiento segun una de las reivindicaciones anteriores, en el que la carga de hidrocarburo liquido (2) se atomiza con un gas de atomizacion para formar unas gotitas de liquido finamente dispersadas en el gas de atomizacion antes de ponerse en contacto con las particulas del solido (1) en la primera zona de reaccion (3).
4. Procedimiento segun una de las reivindicaciones anteriores, en el que el solido (1) se selecciona entre los materiales siguientes: un catalizador de craqueo catalitico usado, coque de petroleo, arena, cal.
5. Procedimiento segun una de las reivindicaciones anteriores, en el que las particulas del solido (1) tienen una distribucion granulometrica y una densidad inferiores a las de las particulas de la masa activa oxido-reductora (12, 12a, 12b, 12c).
6. Procedimiento segun la reivindicacion 5, en el que las particulas del solido (1) tienen una distribucion granulometrica tal que mas del 90% de las particulas tienen un tamano comprendido entre 50 micrometros y 150 micrometros y una densidad comprendida entre 1000 kg/m3 y 1500 kg/m3, y las particulas de la masa activa oxidoreductora (12, 12a, 12b, 12c) tienen una distribucion granulometrica tal que mas del 90% de las particulas tienen un tamano comprendido entre 100 micrometros y 500 micrometros y tienen una densidad comprendida entre 2500 kg/m3 y 4500 kg/m3.
7. Procedimiento segun una de las reivindicaciones anteriores, en el que la proporcion masica de coque depositada sobre el solido (1) en la primera zona de reaccion (3) esta comprendida entre el 1% y el 20%.
8. Procedimiento segun una de las reivindicaciones anteriores, en el que las particulas del solido (1) puestas en contacto con la carga liquida (2) en la primera zona de reaccion (3) tienen una temperatura comprendida entre 600°C y1000°C.
9. Procedimiento segun una de las reivindicaciones anteriores, en el que:
- la velocidad superficial del gas en la primera zona de reaccion (3) esta comprendida entre 1 m/s y 15 m/s, el tiempo de estancia medio del conjunto de las particulas esta comprendido entre 1 segundo y 20 segundos;
- la velocidad superficial del gas en la segunda zona de reaccion (4) esta comprendida entre 0,3 m/s y 3 m/s, y el tiempo de estancia medio del conjunto de las particulas esta comprendido entre 0,25 minutos y 20 minutos; - la velocidad superficial del gas en la tercera zona de reaccion (5) esta comprendida entre 1 m/s y 30 m/s, el tiempo de estancia medio del gas esta comprendido entre 1 segundo y 20 segundos, y el tiempo de estancia medio del conjunto de las particulas esta comprendido entre 2 segundos y 1 minuto.
10. Dispositivo de combustion en bucle quimico de una carga de hidrocarburos liquidos por oxido-reduccion en lecho fluidizado que comprende:
- una primera zona de reaccion (3) para la vaporizacion parcial de la carga liquida de hidrocarburos (2) y el deposito de coque sobre un solido caliente (1) en forma de particulas antes de una puesta en contacto de dicha carga liquida parcialmente vaporizada (19) con una masa oxido-reductora en forma de particulas (12, 12a, 12b, 12c) distinta del solido caliente, comprendiendo dicha primera zona de reaccion (3):
° medios de inyeccion de la carga liquida de hidrocarburos (2),
° medios de alimentacion en dicho solido (1), y
° medios de inyeccion de un gas de fluidizacion;
- una segunda zona de reaccion (4) para la gasificacion del coque de las particulas del solido (1) y para la combustion de la carga liquida parcialmente vaporizada (19) y del gas procedente de la gasificacion del coque, situada aguas abajo de la primera zona de reaccion (3) y que comprende medios de alimentacion en una masa activa oxido-reductora en forma de particulas (12, 12a, 12b, 12c) distinta del solido caliente;
- una tercera zona de reaccion (5) para finalizar la combustion de la carga liquida parcialmente vaporizada (19) y/o del gas procedente de la gasificacion del coque;
- una zona de separacion (6) para separar, dentro de una mezcla procedente de la tercera zona de reaccion (5), la mayoria de las particulas de la masa activa oxido-reductora (12, 12a, 12b, 12c) y un flujo gaseoso que contiene la mayoria de las particulas del solido (1), que comprende:
° un conducto de admision para dicha mezcla,
° un conducto de evacuacion para las particulas de la masa activa oxido-reductora (12, 12a, 12b, 12c), y
° un conducto de salida para el flujo gaseoso que contiene la mayoria de las particulas del solido (1);
- una cuarta zona de reaccion (7) para la reoxidacion de las particulas de la masa activa oxido-reductora (12, 12a, 12b, 12c) procedentes de la zona de separacion (6) que comprende:
° medios de alimentacion (13) en particulas de la masa activa oxido-reductora (12, 12a, 12b, 12c) procedentes de la zona de separacion (6),
° medios de inyeccion de un gas de oxidacion (9), y
° medios de evacuacion de un flujo gaseoso que comprende las particulas de la masa activa oxido-reductora (12, 12a, 12b, 12c) reoxidadas.
11. Dispositivo segun la reivindicacion 10, en el que los medios de inyeccion de la carga liquida de hidrocarburos (2) de la primera zona de reaccion (3) comprenden unos medios de mezcla de la carga liquida (2) con un gas de atomizacion y unos medios de atomizacion de la carga liquida (2).
12. Dispositivo segun una de las reivindicaciones 10 y 11, que comprende ademas una zona de separacion gassolido (8) para separar las particulas del solido (1) y el gas dentro del flujo gaseoso que contiene la mayoria de dichas particulas (1) procedente de la zona de separacion (6) y reciclar dichas particulas (1) en la primera zona de reaccion (3).
13. Dispositivo segun una de las reivindicaciones 10 a 12, en el que las primera, segunda y tercera zonas de reaccion (3, 4, 5) forman respectivamente tres partes sucesivas de un solo y unico reactor (15), siendo una primera parte de la base del reactor que comprende la primera zona de reaccion (3) sustancialmente alargada y vertical y desembocando en una segunda parte en el centro del reactor (15) que comprende una zona de reaccion (4), prolongandose dicha segunda parte por una tercera parte del reactor (15) que comprende la tercera zona de reaccion (5) sustancialmente alargada y vertical, teniendo dicha segunda parte del reactor una seccion mayor que la de las primera y tercera partes del reactor (15).
14. Dispositivo segun una de las reivindicaciones 10 a 12, en el que cada zona de reaccion (3, 4, 5) corresponde a un reactor independiente, estando los reactores independientes conectados por unos conductos que permiten el transporte de los efluentes que comprenden las particulas.
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Families Citing this family (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9523499B1 (en) * 2011-06-14 2016-12-20 U.S. Department Of Energy Regenerable mixed copper-iron-inert support oxygen carriers for solid fuel chemical looping combustion process
FR3029906B1 (fr) * 2014-12-12 2017-01-13 Ifp Energies Now Procede et installation de combustion par oxydo-reduction en boucle chimique d'une charge hydrocarbonee gazeuse avec vaporeformage catalytique intermediaire de la charge
US9765961B2 (en) * 2015-03-17 2017-09-19 Saudi Arabian Oil Company Chemical looping combustion process with multiple fuel reaction zones and gravity feed of oxidized particles
CN104791752B (zh) * 2015-04-15 2016-08-24 哈尔滨工业大学 一种炉内垂直蒸发管双直流循环流化床注汽锅炉
CN106833759B (zh) * 2017-02-24 2020-09-22 中国科学院青岛生物能源与过程研究所 一种基于化学链重整脱除生物质气化焦油的装置及方法
FR3084138B1 (fr) * 2018-07-23 2020-07-24 Ifp Energies Now Installation clc comportant un separateur solide/solide avec des moyens de dispersion d'un melange gaz-solide
US11549432B2 (en) 2018-09-21 2023-01-10 King Fahd University Of Petroleum And Minerals Integrated chemical looping combustion system and method for power generation and carbon dioxide capture
FR3125441B1 (fr) * 2021-07-23 2023-07-14 Ifp Energies Now Procédé et installation CLC avec récupération d’oxygène gazeux produit par un porteur d’oxygène
WO2023164171A2 (en) 2022-02-25 2023-08-31 Viacyte, Inc. Multilayer implantable cell encapsulation devices and methods thereof

Family Cites Families (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2446247A (en) * 1946-11-22 1948-08-03 Standard Oil Co Exothermic catalytic reactions
FR1134513A (fr) * 1954-08-02 1957-04-12 Exxon Research Engineering Co Conversion catalytique d'hydrocarbures
US2905633A (en) * 1956-07-12 1959-09-22 Socony Mobil Oil Co Inc Method and apparatus for hydrocarbon conversion employing hydrocarbon reactant and recycle gas containing solid particles
BE709496A (es) * 1968-01-17 1968-07-17
JP3315719B2 (ja) 1992-06-03 2002-08-19 東京電力株式会社 化学ループ燃焼方式発電プラントシステム
FR2839269B1 (fr) * 2002-05-06 2004-07-09 Inst Francais Du Petrole Dispositif perfectionne d'injection d'hydrocarbures dans une enceinte fluidisee
FR2930771B1 (fr) * 2008-04-30 2011-07-22 Inst Francais Du Petrole Procede de combustion en boucle chimique de fractions hydrocarbonees liquides lourdes.
FR2936301B1 (fr) * 2008-09-23 2010-09-10 Inst Francais Du Petrole Procede et dispositif optimises de combustion par boucle chimique sur des charges hydrocarbonees liquides
FR2941689B1 (fr) * 2009-01-30 2011-02-18 Inst Francais Du Petrole Procede integre d'oxydation, reduction et gazeification pour production de gaz de synthese en boucle chimique
EP2305366B1 (en) * 2009-09-16 2012-05-30 Consejo Superior de Investigaciones Científicas (CSIC) Method of capturing CO2 by means of CaO and the exothermal reduction of a solid
FR2960940B1 (fr) * 2010-06-02 2015-08-07 Inst Francais Du Petrole Procede de combustion en boucle chimique avec une zone de reaction integrant une zone de separation gaz-solide et installation utilisant un tel procede
CA2754948A1 (en) * 2010-10-13 2012-04-13 Song Sit Chemical looping combustion
FR2980258B1 (fr) * 2011-09-20 2017-12-29 Ifp Energies Now Procede de combustion en boucle chimique avec elimination des cendres et fines dans la zone de reduction et installation utilisant un tel procede
EP2623182A1 (en) * 2012-02-06 2013-08-07 Alstom Technology Ltd Integrated process and system for carbon dioxide emission capture
FR2997318A1 (fr) * 2012-10-31 2014-05-02 IFP Energies Nouvelles Procede de combustion en boucle chimique utilisant une masse oxydo-reductrice comprenant de la pyrolusite enrichie avec de l'oxyde de nickel

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