ES3029561B2 - Sistema integrado de dispositivos y procedimiento para convertir material compuesto a base de carbono en un gas rico en hidrogeno, con opcion de captura y uso de sus emisiones y residuos - Google Patents

Sistema integrado de dispositivos y procedimiento para convertir material compuesto a base de carbono en un gas rico en hidrogeno, con opcion de captura y uso de sus emisiones y residuos

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Description

[0001] DESCRIPCIÓN
[0003] SISTEMA INTEGRADO DE DISPOSITIVOS Y PROCEDIMIENTO PARA CONVERTIR MATERIAL COMPUESTO A BASE DE CARBONO EN UN GAS RICO EN HIDRÓGENO, CON OPCIÓN DE CAPTURA Y USO DE SUS EMISIONES Y RESIDUOS
[0005] La invención se refiere a un sistema integrado de dispositivos y su funcionamiento para convertir material compuesto a base de carbono en un gas rico en hidrógeno con opción de captura y uso de sus emisiones de dióxido de carbono (CO2) y de sus residuos sólidos y líquidos, y que comprende la recirculación del calor que genera la combustión de una parte del gas final producido, de tal modo que es cedido a la materia prima que se encuentra en un primer reactor de lecho fluido metálico y catalítico en circulación para producir primeramente un gas de crudo que, tras separarse de la ceniza gruesa, pasa a un segundo reactor donde se somete a una limpieza que comprende una oxidación parcial con vapor de agua y/u oxígeno para eliminar la gran mayoría de sus alquitranes y donde luego dicho gas se separa de la ceniza fina que allí se genera.
[0006] De manera opcional se añade una ruta opcional para la captura y utilización de sus emisiones de CO2 y de sus residuos sólidos, líquidos y gaseosos.
[0008] ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN
[0010] Los procesos convencionales de producción de hidrógeno desde material a base de carbono, utilizan el proceso de reformado con vapor de gas(steam reforming) o bien de gasificación de sólidos o líquidos para su posterior purificación.
[0011] Estos procesos comúnmente utilizan como agente oxidante aire u oxígeno para poder elevar a más de 900°C la temperatura del proceso y así poder generar la termólisis de la materia prima. Aunque esto es técnicamente viable, tales niveles de temperatura requieren de materiales que resistan y un alto consumo energético. Además, el gas obtenido no suele tener el hidrógeno como componente mayoritario. Para disminuir costes, se han desarrollado equipos de recuperación de calor que ceden parte del calor del gas de síntesis combustionado al material entrante o al agente oxidante, teniendo que afrontar los siguientes problemas.
[0012] Los dispositivos de termólisis de doble cámara utilizan sistemas de calentamiento indirecto desde un gas al material sólido a base de carbono, que no son eficientes ya que el calor es cedido por convección siendo mala la conductividad térmica del sólido.
[0014] Por otro lado cuando en dichos dispositivos son de una sola cámara donde se inyecta aire, aire enriquecido con oxígeno u oxígeno calentado para que por convección aporte calor directamente al material a base de carbono, estos gases se mezclan con el gas final producido que resulta más pobre en su porcentaje de hidrógeno.
[0015] Además, los sistemas convencionales para producir gas con contenido alto de hidrógeno, también generan gases, líquidos (alquitranes y aguas residuales) y sólidos (ceniza) no amigables con el medioambiente. En la mayoría de los casos estos gases también contienen un alto nivel de dióxido de carbono, óxidos de nitrógeno y azufre. Por lo general el CO2 se libera al ambiente, los alquitranes y el agua del post lavado de gases usualmente generan problemas ambientales o elevados costes de depuración. La ceniza que se genera como residuo sólido generalmente termina en vertederos.
[0016] Existen diferentes métodos de captura, almacenamiento y usos del CO2 pero con la complicación del uso de alta presión, así como el coste del transporte al sitio de utilización. Un posible uso es su empleo en bebidas gaseosas, pero esto sólo es económicamente viable si quien lo usa está cerca de donde se captura dicho CO2.
[0017] Otros problemas de los sistemas convencionales es la eficiente eliminación de los alquitranes del gas de pirolisis así como la aportación de calor al material a base de carbono de forma eficiente.
[0018] También, respecto a la ceniza, son muy elevados los costes de captura, almacenamiento, transporte y tasa de vertedero. Su uso en industrias como la del cemento conlleva igualmente costes de almacenamiento y transporte y su precio de compra suele se bajo. Por lo tanto es objeto de esta invención el producir hidrógeno a partir de material a base de carbono en un proceso que trabaje a presión atmosférica y a una temperatura moderada de unos 600°C, en el que se transfiera eficientemente el calor por conducción a dicho material a base de carbono y todo ello en un proceso libre de emisiones de CO2, alquitranes y cenizas.
[0020] DESCRIPCIÓN DE LA INVENCIÓN
[0022] La presente invención se refiere tanto a un sistema integrado de dispositivos, al que llamaremos el sistema, SID o sistema SID, como al procedimiento para producir eficientemente un gas final, que comprende hidrógeno como principal componente volumétrico, a partir de un gas crudo proveniente de un material a base de carbono, utilizando una reacción hidro-foto catalítica a menor presión y temperatura que los sistemas convencionales de reformado de gases. También comprende una opción para poder llevar a cabo la obtención del gas final, libre de emisiones de CO2 y de residuos sólidos o líquidos.
[0023] Dicho sistema SID comprende los siguientes equipos:
[0024] A) al menos dos tipos de reactores diferentes R1 y R2. El R1 con un contenedor interno, el R2 con cámaras internas y ambos con accesorios periféricos. Cada uno de estos reactores puede estar compuesto a su vez por un grupo de reactores. Si R1 y/o R2 están compuestos por más de un reactor, estos reactores pueden estar dispuestos en serie, en paralelo o en una combinación de ambas. B) un circuito adecuado para el lavado de gases que comprende al menos dos tanques; uno adecuado para atrapar compuestos ácidos y otro adecuado para atrapar compuestos alcalinos.
[0025] C) al menos dos dispositivos de enfriamiento y condensación, uno para el gas final, después del lavado de gas, y otro para separar el agua y el CO2 que llevan los gases combustionados provenientes del R1.
[0026] D) un dispositivo de filtrado para el gas final con uno o más filtros, preferentemente dos, siendo uno de tipo sólido y otro de tipo líquido.
[0027] E) al menos un soplante que succiona y mantiene con presión estable el sistema. F) al menos dos tanques de recolección de cenizas donde al menos uno es para la ceniza gruesa y al menos otro para la ceniza fina.
[0028] G) al menos un tanque carbonatador y/o bicarbonatador que denominamos como tanques de mineralización para disolver y hacer reaccionar el CO2 con al menos dos de entre unas sustancias de las seleccionadas.
[0029] H) al menos una centrifuga y/o prensa escurridora seguida de al menos un contenedor con fuente de calor para secar y/o calcinar y/o purificar el producto proveniente de al menos un tanque de mineralización.
[0030] I) opcionalmente un dispositivo para la fabricación de un aditivo espumante en donde ese dispositivo comprende al menos un contenedor para el mezclado y al menos un equipo de secado, ambos destinados a la fabricación de un aditivo espumante opcional y
[0031] J) un sistema de control automático.
[0033] Las materias primas con las que se alimenta el sistema, comprenden:
[0034] a) El material a base de carbono,
[0035] b) Uno o más fluidos reactantes tales como, por ejemplo, agua, vapor de agua, oxigeno, aire y/o dióxido de carbono,
[0036] c) Además la materia prima puede comprender:
[0037] i) gases y residuos externos o provenientes de otras etapas del proceso de la presente invención.
[0038] ii) para el caso de la fabricación del espumante adicional: bicarbonato de sodio o de potasio o bien sulfato de calcio o de potasio o sulfato de amonio, además de las cenizas.
[0039] En relación a los reactores R1 y R2:
[0040] El R1 presenta preferiblemente forma cilíndrica, y comprende:
[0041] i) Dos paredes, interna y externa, separadas entre sí y que definen una cámara, siendo la interna la pared de un contenedor interno. Este contenedor interno presenta al menos una entrada desde el exterior con al menos una tolva de alimentación, y al menos dos salidas, al menos una de ellas en la parte superior adecuada para evacuar el gas crudo y al menos otra en la parte inferior adecuada para la salida de cenizas; el contenedor interno presenta otras entradas, preferiblemente en uno de sus extremos siendo una de ellas para al menos un fluido reactante y otra para el alquitrán que no se hubiera llegado a gasificar. Puede haber opcionalmente otras entradas para otros gases o fluidos calientes provenientes de al menos la fuente de calor de la cámara comprendida dentro de la doble pared; además dicho contenedor alberga en su interior un lecho fluido catalítico que comprende en una proporción mayoritaria óxidos metálicos granulados, preferentemente a base de hierro, níquel y cobre, al menos un sistema de agitación y opcionalmente al menos una fuente de calor que genera un fluido donde éste entra por la parte superior y discurre directamente a su interior. ii) Una cámara comprendida dentro de la doble pared, con al menos una entrada dónde se encuentra una fuente de calor que genera un fluido caliente que preferiblemente es el generado por la combustión del gas final o uno que ha tomado calor de éste; además cuenta con al menos una salida para el fluido caliente generado por la fuente de calor y al menos una salida que conecta la cámara con el interior del contenedor interno.
[0043] El R2 con al menos una entrada y una salida comprende:
[0044] a) Un ciclón donde en sus paredes y en su interior se albergan catalizadores preferiblemente a base de níquel, cobre y hierro.
[0045] b) Al menos una fuente de calor que genera un fluido caliente con luz a una longitud de onda entre 100 y 700 nm (nanómetros) preferiblemente la ultravioleta (BL/UV) producida preferiblemente por una antorcha de gas y/o vapor de agua (G/VA) generada por un quemador de oxígeno e hidrógeno (OH) o bien por un plasma eléctrico ya sea de inducción o de arco eléctrico no transferido.
[0046] c) Al menos una zona de calentamiento, ubicada antes o dentro del ciclón mencionado en el punto anterior, con una fuente de calor que genera un fluido caliente donde la fuente de calor preferida procede de una antorcha G/VA producida preferiblemente por un plasma eléctrico o un quemador de oxígeno e hidrógeno y la segunda preferida procede de un quemador de oxicombustión que utiliza preferiblemente parte del gas final.
[0047] d) Al menos dos salidas de cenizas, cada una con un par de válvulas en vertical y en secuencia con un tanque intermedio en cada salida, para la evacuación de ceniza fina; un par de estas válvulas en la parte inferior del contenedor que alberga el ciclón y otro par de estas válvulas en la parte inferior del ciclón; cada par de estas válvulas lleva la válvula superior en posición de “normalmente abierta” y la inferior “normalmente cerrada”.
[0048] Tanto el R1 como el R2 puede estar compuesto de uno o más reactores y si son más de dos reactores éstos pueden estar dispuestos e interconectados en serie o en paralelo, o en combinación de ambas disposiciones.
[0049] En relación al circuito de lavado de gases del punto B antes señalado, éste comprende: a) Al menos dos sub-circuitos de lavado de gases con agua desmineralizada y dopada, en uno de ellos con una sustancia alcalina como hidróxido de sodio o potasio, y en otro con agua dopada con una sustancia ácida como ácido sulfúrico, clorhídrico u otros. b) Cada uno de estos sub-circuitos presenta al menos dos entradas, una para el gas final contaminado y otra para la entrada de agua dopada, y al menos dos salidas, una en la parte superior para el gas final ya lavado y otra en la parte inferior para el agua dopada junto con productos de reacción tales como cloruro de sodio o potasio en el caso de que el agua sea dopada con hidróxido de sodio o potasio, o bien como sulfato de amonio en el caso de que el agua sea dopada con ácido sulfúrico o similar.
[0050] c) Cada uno de estos sub-circuitos comprende al menos una aspersión para bañar los gases con el agua dopada.
[0051] d) Cada uno de estos sub-circuitos comprende, en cada una de sus salidas para evacuar el agua dopada contaminada, dos válvulas en vertical y en secuencia con un espacio intermedio, en posición de “normalmente abierta” la de más arriba y “normalmente cerrada” la de más abajo.
[0052] En relación a los dispositivos de enfriamiento y condensación del punto C antes señalado: 1. El dispositivo de condensación del vapor de agua que contiene el gas final, y que cuenta con al menos un condensador, comprende:
[0053] a) Un intercambiador de calor líquido-gas donde el líquido se lleva calor del gas para condensar el agua del vapor de agua que trae el gas final con una entrada para el gas final húmedo y una salida para el gas final seco y otra salida para el agua que se condensa junto con trazas de sustancias contaminantes.
[0054] b) Un tanque a la salida del condensador, que actúa como separador del gas final y el agua que se condensa junto con parte de las impurezas que dicho gas final trae, donde el agua y esas impurezas se precipitan al fondo del tanque y el gas final sale por una salida en la parte superior del mismo; a la vez este tanque, adecuado para evacuar el agua con contaminantes, comprende dos válvulas en vertical y en secuencia, la de arriba en posición de “normalmente abierta” y “normalmente cerrada” la de más abajo.
[0055] 2. El dispositivo de condensación del vapor de agua que contiene el gas combustionado del R1, comprende al menos dos tipos de intercambiadores de calor donde cada uno comprende al menos un intercambiador de calor de los siguientes:
[0056] a) Un tipo de intercambiador de calor de gas a gas, donde el fluido reactante y el CO2 toman calor del gas combustionado saliente del R1. Tanto cada uno de los gases que toman calor como el que cede calor, comprenden una cámara con al menos una entrada y una salida cada una, para mantener una circulación en forma independiente.
[0057] b) Otro tipo de intercambiador de calor que actúa como condensador. Este intercambiador es del tipo líquido a gas, donde el líquido toma el calor del gas de combustión para condensarle el vapor de agua que lleva, seguido de un tanque para separar el CO2 del agua que se condensa; en este tanque se acumula y luego se evacua el agua en forma ya condensada y comprende dos válvulas en vertical y en secuencia, la de arriba en posición de “normalmente abierta” y en posición “normalmente cerrada” la de más abajo.
[0058] El dispositivo de filtrado del gas final señalado en el punto D comprende una entrada y una salida y alberga al menos un filtro sólido y/o líquido, donde el preferido para sólido es el de carbón activo o el de carbonato de calcio y para el líquido el preferido es de biodiesel o un glicol tal como propilenglicol o etilenglicol; todos los elementos que filtran, después de su vida útil, pueden volver a procesarse junto con el material a base de carbono.
[0059] El, al menos un, soplante señalado en el punto E comprende una entrada y una salida de gas final y cumple una doble función: por un lado producir succión y, por otro, compensar las caídas de presión en el sistema SID para mantener una presión estable.
[0060] Los tanques de recolección de cenizas del punto F comprenden al menos dos tanques de lavado de gases para el gas final que recolectan agua con impurezas de cenizas y alquitrán, cada uno con al menos dos entradas y tres salidas: las dos entradas permiten el acceso de las aguas contaminadas con ceniza ultrafina y alquitrán. En relación a las tres salidas: una es para enviar el alquitrán que flota sobre el agua al R1, otra es para enviar la ceniza ultrafina húmeda precipitada a la boca de alimentación del R1, y la tercera para reciclar el agua enviándola de nuevo al lavado de gases. Dichos tanques cuentan con válvulas y bombas que responden a sensores de nivel para evacuar la ceniza, el agua y el alquitrán.
[0061] Los tanques de mineralización del punto G comprenden al menos un tanque carbonatador y/o bicarbonatador, que denominamos como tanque de mineralización, adecuado para disolver y hacer reaccionar el CO2 con al menos dos sustancias de las siguientes: i) hidróxido de sodio o de potasio, ii) sulfato de sodio o de potasio, iii) carbonato de sodio o de potasio, iv) hidróxido de calcio, v) cloruro de sodio, vi) metanol, vii) urea viii) agua y ix) amoníaco, al menos una fuente de calor y enfriamiento, al menos un control y un sensor de temperatura, presión y pH, al menos un sistema de agitación y opcionalmente al menos uno de los siguientes catalizadores: óxido de zinc y dióxido de cerio.
[0062] La centrífuga o prensa escurridora reseñada en el punto H está seguida de un tanque contenedor con fuente de calor adecuada para secar y/o calcinar el producto proveniente del, al menos un, tanque de mineralización.
[0063] El dispositivo opcional para la fabricación de un aditivo espumante referido en el punto I comprende al menos un contenedor para el mezclado y al menos un equipo de secado, ambos adecuados para la fabricación de un aditivo espumante opcional para utilizarse preferiblemente en materiales de construcción y en la industria del plástico.
[0064] El sistema de control automático reseñado en el punto J comprende una pluralidad de sensores programados y adecuados para, en base a esa programación activen o desactiven los equipos electromecánicos y los mantengan dentro de los rangos predeterminados de temperatura, presión, pH, ratio H2/CO, nivel y caudal.
[0065] El sistema SID para convertir el material de base carbono en un gas final con opción de captura y uso de sus emisiones de CO2 y sus residuos sólidos, ejecuta el siguiente procedimiento que a su vez comprende las siguientes etapas:
[0067] 1.- Una primera etapa de producción de gas crudo: En esta primera etapa, en el R1 se inicia el proceso con la descomposición físico-química del material base de carbono para producir gas crudo. Esta descomposición físico-química del material base de carbono ocurre en el R1, y obedece a las siguientes razones:
[0069] a) Estar sometido con al menos un fluido reactante, a temperatura entre 400°C y 800°C. b) Estar el material a base de carbono inmerso y bajo agitación, en óxidos metálicos granulados, que se comportan como lecho fluido que genera un efecto catalítico.
[0070] Estas condiciones contribuyen a dispersar y transmitir el calor y a favorecer la formación del gas crudo. En relación a los fluidos reactantes son preferidos: el agua, vapor de agua, oxigeno, aire y dióxido de carbono. Al usarse uno o más fluidos reactantes, éstos previamente han tomado calor de los gases combustionados proveniente del gas final, en forma directa mezclándose con ellos, o bien en forma indirecta por medio de un intercambiador de calor ubicado dentro de la doble chaqueta.
[0071] 2. - Una segunda etapa de reformado del gas crudo: En esta etapa, en el R2 se continúa el proceso llevado a cabo en la primera etapa, con un reformado del gas crudo para eliminar la mayor parte de los alquitranes presentes en dicho gas. Para que este reformado ocurra, resulta económicamente conveniente aprovechar el calor que trae el gas crudo del R1 y, en el R2, aplicar una intensa radiación de luz con longitud de onda entre 100 y 700 nanómetros (nm) sobre una superficie cubierta de catalizadores, donde de manera preferente la luz es la BL/UV producida preferiblemente por una antorcha de gas y/o G/VA que puede ser generada por un quemador OH o bien por un PE ya sea de inducción o de arco eléctrico no transferido. En el R2 el es dónde el alquitrán que lleva el gas crudo sufre un reformado a través de una reacción hidro-catalítica a presión entre -100 a 100 milibars y temperatura entre 400°C y 800°C transformando las moléculas largas de éstos a moléculas más cortas, hasta llegar a convertirse en el gas final donde sus moléculas, en un porcentaje mayor de 70%, son hidrógeno y monóxido de carbono, logrando así obtener una relación molar de estos dos componentes cercana al 2:1, respectivamente.
[0072] 3. - Una tercera etapa de lavado de gases: Se produce en, los equipos referenciados en el punto B del sistema SID. Para el lavado de gases, se utiliza un ciclón ubicado dentro del R2 adecuado para separar la ceniza fina (entre 0.5 a 0.1 milímetros de diámetro) del gas final y posteriormente a esta separación, este gas pasa por al menos dos tanques con agua, uno que contiene un aditivo alcalino y otro un aditivo ácido, con el fin de atrapar cualquier remanente de cenizas ultrafinas (inferior a 0.1 milímetro de diámetro), trazas de alquitranes y gases tanto ácidos ( como por ejemplo cloruro y sulfuro de hidrógeno) como básicos (como por ejemplo amoníaco). Luego este gas final, en los equipos de enfriamiento y condensación citados en el punto C pasa por un proceso de enfriamiento para la condensación del agua con posibles trazas de alquitrán. Finalmente, el gas final es filtrado por los equipos del punto D (dispositivos de filtrado de gas), antes de que se pueda utilizar.
[0073] 4. - Una cuarta etapa de recirculado o reaprovechamiento del calor: El calor generado por la combustión de una porción del gas final es aprovechado por R1 y R2. Este calor actúa a través de los óxidos metálicos granulados sobre la materia prima y el gas crudo para elevar y mantener a 600°C la temperatura de los mismos, por medio de las siguientes vías que pueden ser concurrentes:
[0074] - Por circulación del gas final combustionado y/o al menos un fluido reactante que ha tomado el calor de éste en la cámara formada por la doble chaqueta que posee el R1 y así calentar la superficie externa de al menos un contenedor interno del R1 que a la vez lo cede a los oxidos metálicos granulados, los que por conducción transmiten su calor recibido al material a base de carbono que va discurriendo por el contenedor interior del R1. Para ceder eficientemente el calor por conducción al material base de carbono, es importante que los óxidos metálicos granulados estén en agitación, ya sea por medio de inyectar a presión al menos uno de los fluidos reactantes caliente o bien con un agitador como puede ser un agitador mecánico, lo anterior, a temperaturas entre 400°C a 800°C.
[0075] - Por circulación del gas final combustionado y/o al menos un fluido reactante que ha tomado el calor de éste en la cámara formada por la doble chaqueta que posee el R1 y así calentar directamente (dentro de al menos un contenedor interno el R1), los óxidos metálicos granulados y el material a base de carbono que va discurriendo por su interior. Para ceder eficientemente el calor por conducción al material a base de carbono ,los óxidos metálicos granulados deben estar en agitación, ya sea por medio de inyectar a presión al menos uno de los fluidos reactantes calientes o bien con un agitador como puede ser una agitador mecánico a temperaturas de 400°C a 800°C.
[0076] - Por calentamiento eléctrico aplicado a las paredes externas de al menos un contenedor interno del R1 por donde discurren los óxidos metálicos granulados, las materias primas, y/o a las paredes externas de al menos un ducto por donde fluye al menos uno de los fluidos reactantes.
[0077] 5.- Una quinta etapa de captura y reutilización de residuos: Esta etapa, en la que están involucrados los equipos referenciados en los puntos F, G y H (tanques de recolección de cenizas, tanques de mineralización y una centrífuga o prensa escurridora) , comprende opcionalmente una ruta para capturar y utilizar los residuos sólidos, líquidos y gaseosos, con el fin de que todos los residuos sólidos, líquidos y gaseosos estén posibilitados a entrar en economía circular. A continuación, se detallan las subetapas que comprende esta quinta etapa describiendo dónde se ubican y se recolectan los mencionados residuos indicando también el destino de cada uno:
[0078] - Subetapa (a): El CO2 se captura del gas final combustionado al final de la chimenea del R1, en el equipo referenciado en el punto C apartado b (un tanque a la salida del condensador adecuado para separa el agua del gas final) y se envía a los equipos referenciados en el punto G (tanques de mineralización). Dicho gas final combustionado, es el que se utiliza para calentar el R1 y comprende CO2 y vapor de agua, estos dos componentes se separan mediante enfriamiento con al menos un condensador seguido de un tanque separador. El CO2 ya separado se captura disolviéndolo y reaccionándolo en al menos dos de los siguientes sustancias: i) hidróxido de sodio o de potasio, ii) sulfato de sodio o de potasio, iii) carbonato de sodio o de potasio, iv) hidróxido de calcio, v) cloruro de sodio, vi) metanol, vii) urea, viii) agua y ix) amoníaco; produciendo carbonato o bicarbonato de sodio o de potasio, o bien, dimetil carbonato. Posteriormente en los equipos referenciados en el punto H (una centrífuga o prensa escurridora seguida de un tanque con fuente de calor): a) para el caso del bicarbonato de sodio o potasio, una vez precipitado el sólido, es centrifugado, secado y/o purificado para su comercialización; b) para el caso del carbonato de sodio o potasio se requiere el calcinado del producto anterior. En el caso de los bicarbonatos producidos, éstos pueden venderse en el mercado ya establecido o bien pueden emplearse en la fabricación del aditivo espumante que comprende esta patente. También se pueden vender, los subproductos amoniaco, sulfato de calcio o de amonio o bien cloruro de calcio o amonio, cuando se produce carbonato de bicarbonato de sodio o de potasio.
[0079] - Subetapa (b): La ceniza gruesa (mayor a 0.5 milímetros de diámetro) seca se captura en la parte inferior del R1. Esta ceniza gruesa o en forma de arena, está compuesta en más de un 50%, de diversos metales inertes que se generan en al menos un R1 y se destina al tanque de mezclado donde se puede producir el aditivo espumante referenciado en los equipos del punto I.
[0080] - Subetapa (c): La ceniza fina y seca (con humedad inferior al 4%) se captura en la parte inferior del R2. Dicha ceniza fina se genera en al menos un ciclón contenido en al menos un R2 y se destina al tanque de mezclado donde opcionalmente se produce el aditivo espumante referenciado en los equipos del punto I.
[0081] - Subetapa (d): La ceniza ultrafina y húmeda (con humedad mayor al 50%) se captura en el fondo de al menos un tanque de lavado de gases, esta ceniza está compuesta mayormente de trazas de carbón fijo, y se pueden extraer mecánicamente para ser utilizada como material a base de carbono en el R1. - Subetapa (e): El agua del lavado de gases se acumula por precipitación en el fondo de al menos un tanque que éste posee y que está en su parte inferior. Dicha agua, ya libre en un 95% del alquitrán capturado y en un 95% libre de la ceniza capturada, se utiliza nuevamente en el lavado de gases. Las trazas de alquitrán que quedan flotando, también pueden separarse y extraerse mecánicamente para volverse a introducir en el R1 junto con el material base de carbono.
[0082] 6.- Una sexta etapa de reutilización de ceniza fina y gruesa: Los equipos referenciados en el punto I (contenedor de mezclado y equipo de secado) de manera opcional, usan su propia ceniza gruesa y fina seca en mezcla con al menos uno de los siguientes productos: a) bicarbonato de sodio o de potasio b) sulfato de amonio o de calcio, junto con un dispersante como cera de polietileno o etileno acetato de vinilo (EVA) o parafina, para convertirse en un aditivo multifuncional: agente espumante, agente de aislamiento térmico y sonoro, y agente retardador de fuego. Esta sexta etapa comprende las siguientes subetapas para producir y usar este aditivo en forma fácil dentro del plástico, arcillas, morteros o cementos:
[0083] Subetapa 1 de la etapa 6: En el tanque de mezclado, se calienta la cera dispersante a una temperatura suficiente para que ésta se derrita y esté completamente líquida,
[0084] - A la cera líquida se le agrega el bicarbonato de sodio o de potasio o bien sulfato de amonio o de calcio y se mantiene en agitación hasta que sus componentes se encuentren distribuidos,
[0085] - Se enfría hasta lograr una consistencia viscosa,
[0086] - Al alcanzar dicha consistencia viscosa se detiene la agitación y se deja enfriar hasta su solidificación. Finalmente, ya en estado sólido, se trocea a efectos de, por ejemplo, su posible uso para la fabricación de pellets o gránulos. .
[0087] - Para la mezcla mencionada, la cantidad de bicarbonato de sodio o de potasio o bien sulfato de amonio o de calcio, debe ser una cantidad igual o mayor a la ceniza gruesa y fina producida en el SID.
[0088] - El bicarbonato de sodio o de potasio o bien sulfato de amonio o de calcio, provenientes de otros procesos ajenos al de la presente invención, pueden adicionarse a la mezcla del punto anterior.
[0089] La importancia de las etapas anteriores es que convierten el sistema de producción de hidrógeno en un proceso limpio y sin huella positiva de carbono. Además de que el uso de las emisiones de CO2 y las cenizas de este proceso, robustecen la economía circular. Las cenizas hasta ahora consideradas de poco o ningún valor, porque generalmente se emplean como reemplazo de arena en la fabricación de productos fabricados con cemento o mortero, adquieren un mayor valor añadido al venderse incorporado al aditivo espumante. El CO2 también considerado como un producto de poco valor a tenido usos como el de producir bebidas gaseosas en lugares cercanos a donde se origina dicho CO2, ahora con esta invención presenta la posibilidad de entrar a un mercado más atractivo gracias a la fabricación de carbonatos o bicarbonatos de sodio o de potasio. Éstos se venden en cantidades importantes en la agricultura para neutralizar la acidez de los suelos, también como agentes espumantes para productos alimentarios, plástico, hormigón, cemento, cerámica y arcilla; además, los carbonatos de sodio o potasio en la industria se usan para la fabricación de papel, textil, jabón y vidrio.
[0090] El bicarbonato de sodio o potasio incorporados en el aditivo espumante , bajo el punto de vista ambiental, es muy conveniente utilizarlo en la industria del plástico debido a que al calentar éste aditivo espumante dentro de la resina plástica durante el proceso de fabricación de productos terminados, el CO2 se deprende por descomposición quedando encapsulado y sin poder emigrar al ambiente por quedar atrapado en celdas cerradas dentro del material, o sea, en pequeñas micro burbujas que disminuyen considerablemente la densidad del producto. O sea, el aditivo espumante reemplaza materias primas procedentes de material fósil y evita las emisiones de CO2 al ambiente. 7.- Una séptima etapa de control del proceso: Los equipos de control referenciados en el punto J y que comprenden sensores colocados en diferentes lugares de los diferentes dispositivos, y que son adecuados para medir la temperatura, presión, pH, ratio H2/CO, nivel y caudal, y para controlar de forma automática el correcto funcionamiento del sistema. De acuerdo a la indicación de estos sensores el propio sistema toma las acciones necesarias automáticamente para mantener el control de unos parámetros preestablecidos preferiblemente por ratios de rangos esperados de operación de acuerdo a unos límites preestablecidos, de tal manera que si algún ratio se saliera de lo preestablecido, el sensor corrige y daría la orden de actuar en los componentes respectivos como se indica a continuación:
[0091] a) Se define un rango para el siguiente ratio: volumen real de hidrógeno/volumen real de monóxido de carbono: H2/CO
[0092] -Si es mayor al definido , la alimentación de vapor disminuye hasta alcanzar una ratio dentro del rango definido.
[0093] -Si es menor la alimentación de vapor aumenta hasta alcanzarlo.
[0094] b) Se define un rango para el siguiente ratio: temperatura real del reactor1 / temperatura límite predeterminada: (T1) / (T límite).
[0095] - Si la temperatura es mayor a la definida, la alimentación de materia prima aumenta hasta alcanzar una temperatura dentro de los rangos definidos.
[0096] - Si la temperatura es menor, la alimentación de oxígeno se activa en R1 hasta alcanzar una temperatura dentro de los rangos definidos.
[0097] c) Se define un rango para el siguiente ratio: presión real del reactor 1/ presión límite predeterminada 1: (PR1) / (PR límite 1)
[0098] -Si la presión es mayor a los rangos definidos, la alimentación de materia prima y/u oxígeno se reducen hasta que la presión esté en los rangos definidos. Esta orden manda sobre (b).
[0099] -Si la presión es inferior a los rangos definidos se aumenta la alimentación de materia prima y/u oxígeno se aumentan hasta que la presión esté dentro de los rangos definidos..
[0100] Una válvula de seguridad se abre abre si el ratio es superior a 1.
[0101] d) Se define un rango para el siguiente ratio: presión real del reactor 2/ presión límite predeterminada 2: (PR2) / (PR límite 2)
[0102] -Si la presión es superior a los rangos definidos, la succión del soplante referenciada en los equipos del punto E, aumenta hasta que la presión alcance los niveles de los rangos definidos.
[0103] -Si la presión es inferior a los rangos definidos, la succión del soplante disminuye pudiendo llegar a cero hasta restablecer una presión dentro de los rangos definidos.
[0104] e) Se define un rango para el siguiente ratio: nivel en cualquiera de los tanques para evacuar por separado cada uno de los siguientes materiales: ceniza seca, alquitrán, agua y ceniza húmeda / nivel límite: (N) / (N limite).
[0105] -Si es mayor al esperado, la válvula y bombas se activan.
[0106] -Si es menor al esperado, la válvula y bombas se desactivan.
[0107] Las etapas 5 y 6 son opcionales, en el sentido que suponen una ventaja añadida al sistema que se plantea, pero en sí mismas no alteran la forma de producción del gas final, sino que complementan al sistema eliminando los residuos, si bien podrían darse otras formas de reducción o eliminación de residuos.
[0109] BREVE EXPLICACIÓN DE LA FIGURA
[0111] La FIGURA 1 esquematiza, a forma de ejemplo que no excluye otros posibles, el sistema SID y su (forma de funcionamiento) objeto de la presente. Dicha figura muestra, en el contenedor interno del R1 (1), la entrada de material a base de carbono (22) por una boca de alimentación (16) donde también se introduce carbonato de calcio, sodio o potasio como aditivo opcional, este aditivo es un elemento alcalino que sirve para capturar sustancias ácidas porque al reaccionar con ellas se convierten en compuestos tales como cloruro o sulfato cálcico que luego es expulsado del sistema como parte de las cenizas. Este R1 (1), está compuesto por una cámara externa y una interna que consiste en un contenedor que alberga óxidos metálicos granulados con un agitador eléctrico (18) al cual se le adiciona al menos un fluido reactante que ha sido previamente calentado en un intercambiador de calor (9). El material a base de carbono al gasificar genera residuos sólidos que consisten en ceniza en forma de arena que se elimina por gravedad a través de un pascón (3) y un conducto (17) que se encuentra colocado en la parte inferior de dicho R1 (1).
[0113] Entre las paredes del contenedor interno del R1 (1) y una chaqueta que lo rodea, se forma un espacio que actúa como cámara de combustión (12), preferiblemente de oxicombustión. Adentro de esta cámara se encuentra al menos un quemador (2) para combustionar hidrocarburos o el gas final GF con el objeto de calentar tanto las paredes del contenedor interno del R1 como también sobrecalentar al menos un fluido reactante (26) en un serpentín o intercambiador de calor (20) que se encuentra ubicado dentro de dicha cámara de combustión (12). Luego este fluido reactante ya caliente pasa a ser inyectado a la parte interna donde discurre el material a base de carbono (22).
[0115] El quemador (2) de gas final con oxígeno puede ser sustituido por una antorcha de G/VA generada por un plasma eléctrico o una antorcha que resulta de combustionar oxígeno e hidrógeno proveniente de la electrólisis del agua.
[0116] Los gases combustionados, a la salida del R1, cuando provienen de una oxicombustión, pasan por al menos un intercambiador de calor (9) para ceder su calor a por lo menos uno de los fluido reactante, antes de que éste pase a sobrecalentarse en el intercambiador de calor ubicado en el R1 dentro de la cámara de gases combustionados. Los gases combustionados cuando proceden de la oxicombustión, tras ceder su calor al fluido reactante en el intercambiador de calor (9), pasan luego por un enfriador (10) de circuito cerrado, para generar una condensación del vapor de agua y separar así el gas CO2, el cual opcionalmente puede destinarse a la producción de carbonato o bicarbonato de sodio o de potasio en el contenedor (11) o tanque donde se disuelve en hidróxido de sodio o de potasio acuoso o bien carbonato de sodio o de potasio y donde opcionalmente se le puede incorporar peróxido de hidrógeno para obtener oxígeno como un subproducto de la fabricación del carbonato o bicarbonato de sodio o de potasio y de acuerdo a su relación molar con el CO2, el opcional peróxido de hidrógeno y el hidróxido de sodio o potasio, producen carbonato o bicarbonato de sodio o de potasio. Luego éstos se secan en un contenedor o equipo para este fin y así obtener el polvo o escamas correspondientes.
[0117] El gas crudo proveniente del material a base de carbono generado en el R1, es conducido al R2 (4) que alberga un ciclón (27) de metal con catalizadores adheridos o incrustados, el cual separa por gravedad la ceniza fina que trae el gas final que discurre por dicho R2 (4). El gas crudo se convierte en gas final al someterse a una reacción hidro-foto-catalítica cuando se expone a una luz BL/UV a 600°C y a presión atmosférica, transformando así casi la totalidad de sus alquitranes en monóxido de carbono e hidrógeno. La reacción hidro-foto-catalítica (HFC) ocurre con una potente luz de rayos BL/UV emitida por al menos una antorcha G/VA generada por plasma eléctrico (PE) o las antorchas (19); a la vez, en este ciclón que alberga en su interior el R2, la ceniza ultrafina se separa por gravedad.
[0118] Luego el gas final pasa a un contenedor (5) donde recibe un baño de agua dopada (21) con un agente alcalino para retener en ella cualquier traza de gas ácido que se haya filtrado y otro baño de agua dopada con un agente ácido para atrapar trazas de amoníaco y otros gases básicos.
[0119] Después del lavado del gas final (GF), éste pasa por la salida (28) y es conducido al condensador (6) en donde le cede la mayor parte de su calor y al enfriarse se libera del exceso de humedad. Las aguas de condensación del condensador (6) se acumulan en el contenedor (15) para posteriormente ser utilizadas. Tras su paso por el condensador (6) y el contenedor (15), el gas final GF es conducido a un filtrado comercial de gases (7) y opcionalmente pasa a un analizador de gases o cromatógrafo en línea, que determina y registra la composición que tiene dicho gas final para que sirva como fuente de datos con el fin de controlar la calidad de gas, y qué, junto con los sensores, permita controlar todo el proceso en forma automática; esto supone ser la última etapa del proceso para obtener el gas final. El soplante (23) se encarga de realizar vacío en el sistema para conducir el gas final GF a través de los sistemas citados anteriormente.
[0120] El CO2 obtenido de los gases de combustión condensados, es burbujeado en el contenedor (11) en hidróxido o carbonato de sodio o potasio acuoso para reaccionar con éste y obtener bicarbonato de sodio o potasio, que después de centrifugarse y secarse (25) se obtiene el producto en polvo o escamas.
[0121] Parte del bicarbonato de sodio o potasio se puede opcionalmente usar para mezclar con el agente dispersante y la ceniza. Los tres productos se mezclan por partes iguales en el tanque mezclador (24) y allí se les aplica calor, a una temperatura que es ligeramente superior al punto de fusión del agente dispersante para que en estado líquido y en agitación alcance una consistencia viscosa y para que al enfriarse se forme una pasta homogénea.
[0122] Los residuos sólidos secos son cenizas que provienen de 2 fuentes. La primera fuente, es de ceniza gruesa que la produce el R1 y se expulsa por la salida (17), la segunda fuente es de ceniza fina que proviene del ciclón que alberga el R2 y se expulsa por su salida (13).
[0123] Una tercera fuente es la de ceniza húmeda y ultrafina proveniente del tanque de recolección de agua (8). La ceniza de las dos primeras fuentes, por estar secas y por su constitución, se puede destinar a mezclarse con el agente dispersante y bicarbonato de sodio o de potasio o el sulfato de amonio o de calcio para producir el agente espumante. El agua resultante del lavado de gases pasa por la salida (29) y después de depositarse en el tanque (14), pasa a otro tanque (8), dónde si hubiera algún resto de alquitrán, éste por diferencia de densidad flotaría en el agua y se recicla bombeándose a la tolva (16) del R1 (1). La ceniza húmeda y ultrafina que mayormente consiste en partículas de carbono se precipita al fondo de este tanque del lavado (8) y se recicla bombeándose a la tolva (16) del R1 (1). La ceniza gruesa y fina que se recolecta del R1 (1) y R2 (2) se extrae mecánicamente de los puntos donde se recolectan y se trasladan para mezclarse en el recipiente (24) después de su acumulación en los depósitos (13) y (17). El resto que queda en el tanque (8) es sólo agua la cual se recircula para ser nuevamente utilizada en el lavado de gases en el contenedor (5).
[0125] DESCRIPCIÓN DE UN MODO DE LLEVAR A CABO LA INVENCIÓN
[0126] Se describe aquí una forma que no es única sino una de las maneras posibles de poder llevar a cabo el del SID para convertir el material a base de carbono primeramente en gas de combustión y luego en gas final y finalmente se describe también la opción para capturar y usar sus residuos.
[0127] Primero se introduce el material a base de carbono en el contenedor interno del R1. Este R1 posee doble chaqueta entre la cual se combustiona parte del gas final para calentar a 600°C el contenedor interno. Es en esta cámara de doble chaqueta en la cual también se encuentra ubicado un intercambiador de calor para sobrecalentar vapor de agua el cual es inyectado dentro del contenedor interno de este R1 donde también se encuentran los óxidos metálicos granulados en agitación y a 600°C. En este ejemplo, el material a base de carbono junto con el vapor de agua como fluido reactante son los que constituyen la materia prima. La materia prima es introducida en el R1 y entra en contacto con los óxidos metálicos granulados calientes y en agitación produce gas de combustión. De este proceso se generan residuos sólidos en forma de cenizas que luego son expulsados del sistema por la salida de ceniza que tiene el R1.
[0128] En este ejemplo se utiliza como lecho fluido, óxidos metálicos a base de hierro, níquel y cobre, calentados a 600°C. El gas de combustión formado en el contenedor interno del R1 a una temperatura de 600°C es luego conducido al R2 en donde se produce el reformado del gas mediante una antorcha de G/AV generada por un plasma eléctrico de arco eléctrico no transferido, que emite una potente luz UV. Esta antorcha rodeada de catalizadores provoca la reacción hidro-foto-catalítica que disocia las moléculas largas y pesadas de alquitrán que trae el gas de combustión para obtener hidrógeno y monóxido de carbono con el ratio aproximado de 2:1 respectivamente, lo que se comprueba por el analizador de gases en línea. Esta reacción se lleva a cabo a presión atmosférica y a una temperatura promedio de 600°C.
[0129] Este gas de combustión después de pasar por la reacción hidro-foto-catalítica, se convierte en el gas final obtenido. O sea, el carbono de los alquitranes que trae el gas de combustión captura el oxígeno y libera el hidrógeno del vapor de agua fluido reactante, aumentando así el contenido de hidrógeno en el volumen total del gas final. El ratio molar de hidrógeno y monóxido de carbono (H2/CO) obtenido con el SID mediante el procedimiento de esta patente es de 2, duplicando así el ratio molar de los sistemas convencionales que usan como reactante oxígeno puro, aire o dióxido de carbono.
[0130] Finalmente, se captura el CO2 de los gases de combustión que calientan el R1, una vez que el agua es condensada, el CO2 se burbujea en carbonato de sodio acuoso para reaccionar con éste y formar bicarbonato de sodio el cual precipita en un mismo tanque. Después de extraer el bicarbonato de sodio, se centrifuga y seca para su utilización o comercialización.
[0132] En este ejemplo, se usa parte del bicarbonato de sodio para mezclarlo con el agente dispersante, en este caso el agente dispersante es parafina. Ambos productos se mezclan por partes iguales en el tanque mezclador y se calientan a una temperatura de 70°C, que es ligeramente superior al punto de fusión de este agente dispersante (parafina), para que en estado líquido y en agitación homogénea la mezcla aumente su viscosidad progresivamente y finalmente al enfriarla a menos de 30°C solidifique. De esta manera el sólido se corta en trozos cúbicos de aproximadamente 1x1x1 centímetros para facilitar su futura incorporación a la resina plástica, morteros o mezcla de arcilla para cerámica, de igual forma que se realiza con otros aditivos espumantes granulados.

Claims (22)

1. REIVINDICACIONES
1. - SISTEMA INTEGRADO DE DISPOSITIVOS PARA CONVERTIR UNA MATERIA PRIMA QUE COMPRENDE UN MATERIAL A BASE DE CARBONO EN UN GAS RICO EN HIDRÓGENO caracterizado por que la materia prima comprende un material a base de carbono y uno o más fluidos reactantes y porque el sistema integrado de dispositivos comprende en este orden:
- Dos tipos distintos de reactores, R1 (1) y R2 (4) interconectados entre sí en serie, en paralelo o en una combinación de ambas en donde el R1 comprende dos paredes separadas entre sí que definen una contenedor interior y una cámara exterior.
- Un circuito que comprende dos tanques adecuados para el lavado del gas proveniente del R2.
- Dos dispositivos de enfriamiento y condensación, uno para el gas final después del lavado de gas y otro adecuado para separar el agua y el CO2 que llevan los gases combustionados provenientes del R1.
- Un dispositivo de filtrado adecuado para filtrar el gas final.
El sistema integrado comprende además:
- Un soplante adecuado para mantener la presión en el conjunto.
- Un dispositivo de recolección de las cenizas, gruesas y finas provenientes del proceso.
- Un tanque de mineralización adecuado para disolver y hacer reaccionar el CO2. - Una centrífuga y/o prensa escurridora y un contenedor con fuente de calor para tratar el producto proveniente del tanque o de uno de los tanques de mineralización.
- Un sistema de control.
Opcionalmente el sistema integrado comprende además un dispositivo adecuado para la fabricación de un aditivo espumante.
2. - SISTEMA INTEGRADO DE DISPOSITIVOS PARA CONVERTIR UNA MATERIA PRIMA QUE COMPRENDE UN MATERIAL A BASE DE CARBONO EN UN GAS RICO EN HIDRÓGENO conforme a reivindicación 1 caracterizado por que el R1 presenta forma cilíndrica.
3. - SISTEMA INTEGRADO DE DISPOSITIVOS PARA CONVERTIR UNA MATERIA PRIMA QUE COMPRENDE UN MATERIAL A BASE DE CARBONO EN UN GAS RICO
EN HIDRÓGENO conforme a reivindicación 1 caracterizado por que el contenedor interno de R1 comprende una entrada de alimentación y al menos dos salidas, una de ellas dispuesta en su parte superior por donde se evacua el gas crudo y otra en la parte inferior adecuada para evacuar las cenizas más una entrada adecuada para introducir en el contenedor uno o más fluidos reactantes y otra adecuada para introducir alquitrán que no llegó a gasificarse a lo largo del proceso.
4. - SISTEMA INTEGRADO DE DISPOSITIVOS PARA CONVERTIR UNA MATERIA PRIMA QUE COMPRENDE UN MATERIAL A BASE DE CARBONO EN UN GAS RICO EN HIDRÓGENO conforme a reivindicación 3 caracterizado por que el contenedor interior del R1 comprende opcionalmente otras entradas para otros gases o fluidos calientes provenientes de al menos una fuente de calor de la cámara comprendida dentro de la doble pared del R1.
5. - SISTEMA INTEGRADO DE DISPOSITIVOS PARA CONVERTIR UNA MATERIA PRIMA QUE COMPRENDE UN MATERIAL A BASE DE CARBONO EN UN GAS RICO EN HIDRÓGENO conforme a reivindicación 1 caracterizado por que el contenedor interior del R1 alberga en su interior un lecho fluido catalítico que comprende en una proporción mayoritaria óxidos metálicos granulados.
6. - SISTEMA INTEGRADO DE DISPOSITIVOS PARA CONVERTIR UNA MATERIA PRIMA QUE COMPRENDE UN MATERIAL A BASE DE CARBONO EN UN GAS RICO EN HIDRÓGENO conforme a reivindicación 5 caracterizado por que los óxidos metálicos granulados comprenden al menos uno de estos metales; hierro, níquel o cobre.
7. - SISTEMA INTEGRADO DE DISPOSITIVOS PARA CONVERTIR UNA MATERIA PRIMA QUE COMPRENDE UN MATERIAL A BASE DE CARBONO EN UN GAS RICO EN HIDRÓGENO conforme a reivindicación 1 caracterizado por que el contendor interno de R1 comprende un sistema de agitación y opcionalmente al menos una fuente de calor.
8. - SISTEMA INTEGRADO DE DISPOSITIVOS PARA CONVERTIR UNA MATERIA PRIMA QUE COMPRENDE UN MATERIAL A BASE DE CARBONO EN UN GAS RICO EN HIDRÓGENO conforme a reivindicación 1 caracterizado por que la cámara exterior de R1 comprende una entrada de un gas, una fuente de calor adecuada para generar un fluido caliente con ese gas, una salida para ese fluido caliente generado por la fuente de calor y una salida que conecta la cámara exterior con el interior del contenedor interno.
9. - SISTEMA INTEGRADO DE DISPOSITIVOS PARA CONVERTIR UNA MATERIA PRIMA QUE COMPRENDE UN MATERIAL A BASE DE CARBONO EN UN GAS RICO EN HIDRÓGENO conforme a reivindicación 1 caracterizado por que el R2 comprende una entrada y una salida, un ciclón en cuyo ducto de entrada como en las paredes e interior se albergan catalizadores, una fuente de calor que genera un fluido caliente con luz a una longitud de onda entre 100 y 700 nm (nanómetros), al menos una zona de calentamiento con al menos una fuente de calor que genera un fluido caliente, salidas de ceniza fina en donde cada salida de ceniza fina comprende un par de válvulas en vertical y en secuencia con un tanque intermedio en cada salida.
10. - SISTEMA INTEGRADO DE DISPOSITIVOS PARA CONVERTIR UNA MATERIA PRIMA QUE COMPRENDE UN MATERIAL A BASE DE CARBONO EN UN GAS RICO EN HIDRÓGENO conforme a reivindicación 9 caracterizado por que los catalizados albergados en el R2 son a base de níquel, cobre y hierro.
11. - SISTEMA INTEGRADO DE DISPOSITIVOS PARA CONVERTIR UNA MATERIA PRIMA QUE COMPRENDE UN MATERIAL A BASE DE CARBONO EN UN GAS RICO EN HIDRÓGENO conforme a reivindicación 1 caracterizado por que tanto R1 como R2 están estar compuesto a su vez de uno o más reactores que pueden estar interconectados entre sí en serie o en paralelo, o en combinación de ambas disposiciones.
12. - SISTEMA INTEGRADO DE DISPOSITIVOS PARA CONVERTIR UNA MATERIA PRIMA QUE COMPRENDE UN MATERIAL A BASE DE CARBONO EN UN GAS RICO EN HIDRÓGENO conforme a reivindicación 1 caracterizado por que el circuito que comprende dos tanques adecuados para el lavado de gas comprende dos sub­ circuitos de lavado de gases con agua desmineralizada y dopada, en uno de ellos con una sustancia alcalina y en otro con una sustancia ácida, y por que cada uno de los sub-circuitos de lavado de gases comprende una entrada para el gas final contaminado y otra para la entrada de agua dopada y una salida para el gas final ya lavado y otra salida para el agua dopada junto con productos de reacción.
13. - SISTEMA INTEGRADO DE DISPOSITIVOS PARA CONVERTIR UNA MATERIA PRIMA QUE COMPRENDE UN MATERIAL A BASE DE CARBONO EN UN GAS RICO EN HIDRÓGENO conforme a reivindicación 1 caracterizado por que los dispositivos de enfriamiento y condensación comprenden al menos un condensador que a su vez, comprende un intercambiador de calor líquido-gas para condesar el agua del vapor de agua del gas final y al menos un condensador del vapor de agua que contiene el gas combustionado del R1.
En donde en el intercambiador de calor líquido-gas, el líquido se lleva calor del gas, para condensar el agua del vapor de agua del gas final y en donde el intercambiador presenta una entrada para el gas final húmedo, una salida para el gas final seco y otra salida para el agua que se condensa junto con trazas de sustancias contaminantes y comprende además un tanque a la salida del condensador, que actúa como separador del gas final y el agua que se condensa junto con parte de las impurezas que arrastra el gas final.
Y en donde el condensador del vapor de agua que contiene el gas combustionado del R1, comprende al menos dos tipos de intercambiadores de calor.
14. - SISTEMA INTEGRADO DE DISPOSITIVOS PARA CONVERTIR UNA MATERIA PRIMA QUE COMPRENDE UN MATERIAL A BASE DE CARBONO EN UN GAS RICO EN HIDRÓGENO conforme a reivindicación 1 caracterizado por que el dispositivo de filtrado comprende una entrada y una salida y alberga al menos un filtro.
15. - SISTEMA INTEGRADO DE DISPOSITIVOS PARA CONVERTIR UNA MATERIA PRIMA QUE COMPRENDE UN MATERIAL A BASE DE CARBONO EN UN GAS RICO EN HIDRÓGENO conforme a reivindicación 1 caracterizado por que el dispositivo de recolección de cenizas comprende dos tanques de lavado de gases para el gas final que recolectan agua con impurezas de cenizas y alquitrán, cada uno con al menos dos entradas y tres salidas en donde las dos entradas permiten el acceso de las aguas contaminadas con ceniza ultrafina y alquitrán y en relación a las salidas, una es para enviar el alquitrán que flota sobre el agua al R1, otra es para enviar la ceniza ultrafina húmeda precipitada a la boca de alimentación del R1, y la tercera para reciclar el agua enviándola de nuevo al lavado de gases.
16. - SISTEMA INTEGRADO DE DISPOSITIVOS PARA CONVERTIR UNA MATERIA PRIMA QUE COMPRENDE UN MATERIAL A BASE DE CARBONO EN UN GAS RICO EN HIDRÓGENO conforme a reivindicación 1 caracterizado por que los tanques de mineralización son adecuados para disolver y hacer reaccionar el CO2 con al menos dos sustancia de las siguientes: i) hidróxido de sodio o de potasio, ii) sulfato de sodio o de potasio, iii) carbonato de sodio o de potasio, iv) hidróxido de calcio, v) cloruro de sodio, vi) metanol, vii) urea, viii) agua y ix) amoníaco, y porque los tanques de mineralización comprenden una fuente de calor y enfriamiento, un control de temperatura, presión y pH, un sistema de agitación y opcionalmente al menos uno de los siguientes catalizadores: óxido de zinc o dióxido de cerio.
17. - SISTEMA INTEGRADO DE DISPOSITIVOS PARA CONVERTIR UNA MATERIA PRIMA QUE COMPRENDE UN MATERIAL A BASE DE CARBONO EN UN GAS
RICO EN HIDRÓGENO conforme a reivindicación 1 caracterizado por que la centrifuga y/o prensa va seguida de un tanque contenedor con fuente de calor adecuada para secar y/o calcinar el producto proveniente de un tanque de mineralización.
18. - SISTEMA INTEGRADO DE DISPOSITIVOS PARA CONVERTIR UNA MATERIA PRIMA QUE COMPRENDE UN MATERIAL A BASE DE CARBONO EN UN GAS RICO EN HIDRÓGENO conforme a reivindicación 1 caracterizado por que el sistema de control es adecuado para medir y corregir hasta unos rangos predeterminados la temperatura, presión, pH, ratio H2/CO, nivel y caudal.
19. - PROCEDIMIENTO PARA CONVERTIR UNA MATERIA PRIMA QUE COMPRENDE UN MATERIAL A BASE DE CARBONO EN UN GAS RICO EN HIDRÓGENO caracterizado por que comprende las siguientes etapas:
Una primera etapa de producción de gas crudo: En esta primera etapa, en el R1 se inicia el proceso con la descomposición físico-química del material base de carbono.
Una segunda etapa de reformado del gas crudo: En esta etapa, en el R2 se continúa el proceso llevado a cabo en la primera etapa, con un reformado del gas crudo para eliminar la mayor parte de los alquitranes presentes en dicho gas. Para que este reformado ocurra, resulta económicamente conveniente aprovechar el calor que trae el gas crudo del R1 y, en el R2, aplicar una intensa radiación de luz con longitud de onda entre 100 y 700 nanómetros (nm) sobre una superficie cubierta de catalizadores.
Una tercera etapa de lavado de gases para la cual se utiliza el ciclón de R2 que es adecuado para separar la ceniza fina (entre 0.5 a 0.1 milímetros de diámetro) del gas final y posteriormente a esta separación, este gas pasa por al menos dos tanques con agua, uno que contiene un aditivo alcalino y otro un aditivo ácido, con el fin de atrapar cualquier remanente de cenizas ultrafinas (inferior a 0.1 milímetro de diámetro), trazas de alquitranes y gases tanto ácidos como básicos. Luego este gas final pasa por un proceso de enfriamiento para la condensación del agua con posibles trazas de alquitrán. Finalmente, el gas final es filtrado antes de que se pueda utilizar.
Una cuarta etapa de recirculado o reaprovechamiento del calor: El calor generado por la combustión de una porción del gas final es aprovechado por R1 y R2 en donde este calor actúa a través de los óxidos metálicos granulados sobre la materia prima y el gas crudo para elevar y mantener la temperatura de los mismos.
Una quinta etapa de captura y reutilización de residuos:
Una sexta etapa de reutilización de ceniza fina y gruesa: En esta etapa la ceniza gruesa y fina seca es mezclada con al menos uno de los siguientes productos: a) bicarbonato de sodio o de potasio b) sulfato de amonio o de calcio, junto con un dispersante como cera de polietileno o etileno acetato de vinilo (EVA) o parafina, dando como resultado un aditivo multifuncional.
Una séptima etapa de control del proceso en donde sensores distribuidos por el sistema miden la temperatura, presión, pH, ratio H2/CO, nivel y caudal y una electrónico toma las acciones necesarias para corregir la situación si una o más de las mediciones se encuentra fuera de los rangos preestablecidos.
En donde la etapa 5 y 6 son opcionales.
20.- PROCEDIMIENTO PARA CONVERTIR UNA MATERIA PRIMA QUE COMPRENDE UN MATERIAL A BASE DE CARBONO EN UN GAS RICO EN HIDRÓGENO conforme reivindicación 19 caracterizado por que la etapa 5 de captura y reutilización de residuos, comprende al menos una de las siguientes subetapas:
Subetapa (a): El CO2 se captura del gas final combustionado al final de la chimenea del R1, en un tanque a la salida del condensador adecuado para separa el agua del gas final, y se envía a los tanques de mineralización. Dicho gas final combustionado, es el que se utiliza para calentar el R1 y comprende CO2 y vapor de agua. Estos dos componentes se separan mediante enfriamiento con al menos un condensador seguido de un tanque separador. El CO2 ya separado se captura disolviéndolo y reaccionándolo en al menos dos de las siguientes sustancias: i) hidróxido de sodio o de potasio, ii) sulfato de sodio o de potasio, iii) carbonato de sodio o de potasio, iv) hidróxido de calcio, v) cloruro de sodio, vi) metanol, vii) urea, viii) agua y ix) amoníaco; produciendo carbonato o bicarbonato de sodio o de potasio, o bien, dimetil carbonato. Posteriormente, en la centrífuga seguida de un tanque con fuente de calor: a) el caso del bicarbonato de sodio o potasio, una vez precipitado el sólido, es centrifugado, secado y/o purificado o separado, para su comercialización; b) el caso del carbonato de sodio o potasio se requiere el calcinado del producto anterior.
Subetapa (b): La ceniza gruesa (mayor a 0.5 milímetros de diámetro) seca se captura en la parte inferior del R1. Esta ceniza gruesa en forma de arena, compuesta en más de un 50%, de diversos metales inertes que se generan en al menos un R1, se destina al tanque de mezclado y opcionalmente se produce el aditivo espumante.
Subetapa (c): La ceniza fina y seca (con humedad inferior al 4%) se captura en la parte inferior del R2. Dicha ceniza fina se genera en los ciclones contenidos en un R2 y se destina al tanque de mezclado donde opcionalmente se produce el aditivo espumante.
Subetapa (d) La ceniza ultrafina (con una granulometría inferior a la definida como ceniza fina) y húmeda (con humedad mayor al 50%) se captura en el fondo de al menos un tanque de lavado de gases, esta ceniza comprende trazas de carbón fijo que se pueden extraer mecánicamente para ser utilizada como material base de carbono en el R1.
Subetapa (e): El agua del lavado de gases se acumula por precipitación en el fondo de al menos un tanque de lavado de gases. Dicha agua, ya libre en un 95% del alquitrán capturado y en un 95% libre de la ceniza capturada, se utiliza nuevamente en el lavado de gases. Las trazas de alquitrán que quedan flotando, también pueden separarse y extraerse mecánicamente para volverse a introducir en el R1 junto con el material base de carbono.
21.- PROCEDIMIENTO PARA CONVERTIR UNA MATERIA PRIMA QUE COMPRENDE UN MATERIAL A BASE DE CARBONO EN UN GAS RICO EN HIDRÓGENO conforme reivindicación 19 caracterizado por que en la etapa sexta de reutilización de ceniza fina y gruesa, la ceniza fina y gruesa se mezcla con al menos uno de los siguientes productos: a) bicarbonato de sodio o de potasio b) sulfato de amonio o de calcio, junto con un dispersante como cera de polietileno o etileno acetato de vinilo (EVA) o parafina para la obtención de un aditivo multifuncional y en donde esta sexta etapa comprende las siguientes subetapas para producir y usar este aditivo.
a) En el tanque de mezclado, se calienta la cera dispersante hasta que quede completamente líquida.
b) A la cera líquida se le agrega el bicarbonato de sodio o de potasio o bien sulfato de amonio o de calcio en una cantidad igual o mayor a la cantidad de ceniza fina y gruesa empleada, y se mantiene la mezcla en agitación hasta que sus componentes se encuentren distribuidos.
c) Se enfría hasta lograr una consistencia viscosa,
d) Al alcanzar la consistencia viscosa se detiene la agitación y se deja enfriar hasta su solidificación.
e) Finalmente, ya en estado sólido, se trocea a efectos de, por ejemplo, su posible uso para la fabricación de pellets o gránulos.
22.- PROCEDIMIENTO PARA CONVERTIR UNA MATERIA PRIMA QUE COMPRENDE UN MATERIAL A BASE DE CARBONO EN UN GAS RICO EN HIDRÓGENO conforme reivindicación 19 caracterizado por que en la etapa séptima las actuaciones de corrección son las siguientes:
a) Se define un rango para el volumen real de hidrógeno/volumen real de monóxido de carbono H2/CO
- Si la medición del sensor arroja una ratio es mayor al definido, la alimentación de vapor disminuye hasta alcanzar una ratio dentro del rango definido.
- Si la medición del sensor arroja una ratio menor la alimentación de vapor aumenta hasta alcanzarlo.
b) Se define un rango para la temperatura real del reactor1 / temperatura límite predeterminada: (T1) / (T límite).
- Si la medición del sensor arroja una temperatura mayor a la definida, la alimentación de materia prima aumenta hasta alcanzarse una temperatura dentro de los rangos definidos.
- Si la medición del sensor arroja una temperatura menor, la alimentación de oxígeno se activa en R1 hasta alcanzar una temperatura dentro de los rangos definidos.
- Esta actuación está condicionada por las ratios de presión en el R1 c) Se define un rango la presión real del reactor 1/ presión límite predeterminada 1: (PR1) / (PR límite 1)
- Si la medición del sensor arroja una presión mayor a los rangos definidos, la alimentación de materia prima y/u oxígeno se reducen hasta que la presión esté en los rangos definidos. Esta orden manda sobre la actuación (b).
- Si la medición del sensor arroja una presión inferior a los rangos definidos se aumenta la alimentación de materia prima y/u oxígeno se aumentan hasta que la presión esté dentro de los rangos definidos.
- Una válvula de seguridad se abre si el ratio es superior a 1.
d) Se define un rango para presión real del reactor 2/ presión límite predeterminada 2: (PR2) / (PR límite 2)
- Si la medición del sensor arroja una presión superior a los rangos definidos, la succión del soplante aumenta hasta que la presión alcance los niveles de los rangos definidos.
- Si la medición del sensor arroja una presión inferior a los rangos definidos, la succión del soplante disminuye pudiendo llegar a cero hasta restablecer una presión dentro de los rangos definidos.
e) Se define un rango para el nivel en cualquiera de los tanques para evacuar por separado cada uno de los siguientes materiales: ceniza seca, alquitrán, agua y ceniza húmeda / nivel límite: (N) / (N limite).
- Si la medición del sensor arroja un nivel mayor al esperado, la válvula y bombas se activan.
- Si la medición del sensor arroja un nivel menor al esperado, la válvula y bombas se desactivan.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8241374B2 (en) * 2006-12-15 2012-08-14 Texaco Inc. Fluidized bed system for single step reforming for the production of hydrogen
WO2011060556A1 (en) * 2009-11-18 2011-05-26 G4 Insights Inc. Sorption enhanced methanation of biomass
EP3408358B1 (en) * 2016-01-28 2022-09-07 Barry Liss SYSTEM AND METHOD FOR REDUCING NOx EMISSIONS FROM GASIFICATION POWER PLANTS
ES2639664B1 (es) * 2016-04-27 2018-09-21 Blueplasma Power, S.L. Procedimiento para la oxidación parcial de combustibles, dispositivo para aplicar dicho procedimiento y gas obtenido con dicho procedimiento
RU2632293C1 (ru) * 2016-11-28 2017-10-03 Общество С Ограниченной Ответственностью "Научно-Производственное Объединение Инноватех" Устройство для переработки резиновых отходов
IL299850A (en) * 2020-07-20 2023-03-01 Syzygy Plasmonics Inc Methane converter for the production of hydrogen and hydrocarbon fuel
WO2022040677A1 (en) * 2020-08-17 2022-02-24 Jonathan Jay Feinstein Steam reforming with carbon capture
US11466223B2 (en) * 2020-09-04 2022-10-11 Thermochem Recovery International, Inc. Two-stage syngas production with separate char and product gas inputs into the second stage
IL311785A (en) * 2021-10-04 2024-05-01 Blue Planet Systems Corp Blue hydrogen production methods and systems

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