ES3030320T3 - Apparatus and method for producing alcohol synthesis gas - Google Patents

Apparatus and method for producing alcohol synthesis gas

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ES3030320T3 ES23000050T ES23000050T ES3030320T3 ES 3030320 T3 ES3030320 T3 ES 3030320T3 ES 23000050 T ES23000050 T ES 23000050T ES 23000050 T ES23000050 T ES 23000050T ES 3030320 T3 ES3030320 T3 ES 3030320T3
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Abstract

La invención se refiere a un dispositivo para la producción de gas de síntesis de alcohol, que comprende un reactor (1), un generador de plasma (2) y un separador de oxígeno (3). El reactor (1) está diseñado como un reactor de columna de burbujeo. Dicho reactor comprende una línea de alimentación de sustrato orgánico y agua (11), una cámara de reacción (12) diseñada para recibir una suspensión de sustrato orgánico y agua, un dispositivo de gasificación (13) diseñado para suministrar y dispersar un gas de proceso en la suspensión de sustrato orgánico y agua para producir una dispersión trifásica. Dicha dispersión comprende una fase sólida que comprende el sustrato orgánico, una fase líquida que comprende el agua y una fase gaseosa que comprende el gas de proceso. Esto se logra mediante la producción de una columna de burbujeo (4), una línea de extracción (14) diseñada para extraer el gas de síntesis o un intermedio de gas de síntesis, y el generador de plasma (2) está dispuesto en la columna de burbujeo (4). Dicha columna comprende electrodos de plasma (21), que son ánodos (22) y cátodos (23). estando diseñado para generar un plasma para formar el producto intermedio de gas de síntesis, y dicho separador de oxígeno (3) estando diseñado para separar el oxígeno del producto intermedio de gas de síntesis para obtener el gas de síntesis. La invención se refiere además a un método para producir un gas de síntesis de alcohol. (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)

Description

DESCRIPCIÓN
Dispositivo y procedimiento para producir un gas de síntesis de alcohol
La presente invención se refiere a un dispositivo para producir un gas de síntesis de alcohol, en particular un gas de síntesis de metanol. Además, la invención se refiere a un procedimiento para producir un gas de síntesis de este tipo.
Por el estado de la técnica se conoce la generación de metanol a partir de un gas de síntesis de metanol. El gas de síntesis de metanol presenta como componentes esenciales, en particular, hidrógeno y monóxido de carbono. Además, en el estado de la técnica se describen diferentes soluciones para la puesta a disposición de un gas de síntesis de metanol. En este caso, es conocido el hecho de obtener un gas de síntesis de metanol a partir de biomasa o de otro sustrato orgánico.
El documento DE 102006012313 A1 describe una solución donde, con un conductor de iones de oxígeno, el dióxido de carbono se reduce a monóxido de carbono y el agua a hidrógeno, con separación de oxígeno. En este caso es desventajoso el espectro reducido de los materiales de partida.
Además, en el documento DE 102012010542 A1 se indican un procedimiento y un dispositivo para la generación de gas de síntesis. En este caso, es desventajosa la estructura comparativamente costosa.
El objetivo de la invención, superando las desventajas del estado de la técnica, consiste en indicar un dispositivo y un procedimiento para la producción eficiente, operativamente segura y económica, de un gas de síntesis de alcohol.
El objetivo, con respecto al dispositivo, se consigue mediante las características enumeradas en la reivindicación de patente 1 y, con respecto al procedimiento, mediante las características enumeradas en la reivindicación de patente 6. Los desarrollos preferidos son el resultado de las respectivas reivindicaciones secundarias.
El dispositivo según la invención se basa en lo siguiente:
Por gas de síntesis de alcohol se entiende una mezcla de gases que se caracteriza por una composición atómica regulada con precisión, en particular en una relación numérica determinada de los átomos de carbono, hidrógeno y oxígeno entre sí, en lo sucesivo también denominada como relación C:H: O. La relación C:H:O resulta de la fórmula molecular química del alcohol a producir y se refiere a la suma de todos los átomos de C, todos los átomos de H y todos los átomos de O en la fórmula molecular. Por ejemplo, la relación C:H:O para el metanol (CH3OH o CH4O) es igual a 1:4:1, para el etanol (C2H5OH o C2H6O) es igual a 2:6:1. Dado que la relación C:H:O del sustrato orgánico en particular puede estar sujeta a fluctuaciones naturales que no siempre se pueden compensar con precisión, la relación C:H:O también se encuentra en un cierto corredor de tolerancia. Una tolerancia de aproximadamente el 5 por ciento en cada caso con respecto al número de los átomos de H y de los átomos de O, debe considerarse según la invención. Por ejemplo, para un gas de síntesis de alcohol para metanol, se considera según la invención una relación C:H:O en el corredor 1 de 3,8 a 4,2, de 0,95 a 1,05. El gas de síntesis de alcohol siempre puede estar presente en una mezcla con un flujo de vapor de agua, donde ese flujo de vapor de agua superpuesto no se incluye en el cálculo de la relación C:H:O. Como flujo de vapor de agua superpuesto se entiende aquí en particular el agua que se ha sintetizado junto con el alcohol después de la síntesis de alcohol.
El gas de síntesis de alcohol se utiliza en particular para generar un alcohol por medio de una reacción adicional. El alcohol puede ser en particular metanol, en lo sucesivo también CH3OH, sin estar limitado a ello.
El gas de síntesis de alcohol también se denomina en lo sucesivo como gas de síntesis, de forma abreviada.
El gas de síntesis, como componentes, puede presentar hidrógeno, en lo sucesivo también H2 y monóxido de carbono, en lo sucesivo también CO, así como también los otros componentes en particular oxígeno, en lo sucesivo también O2, dióxido de carbono, en lo sucesivo también CO2 y agua, en lo sucesivo también H2O, así como metano, en lo sucesivo también CH4.
Por producto intermedio de gas de síntesis se entiende una mezcla de gases que presenta gas de síntesis así como adicionalmente una alta proporción de O2, donde como alta proporción de O2 se entiende una relación numéricamente mayor de átomos de oxígeno con respecto a los átomos de carbono o de hidrógeno, que es ventajosa para la síntesis de alcohol y supera la tolerancia definida anteriormente para el gas de síntesis de alcohol con respecto a la proporción de O. A modo de ejemplo, para la generación de un gas de síntesis de metanol, una proporción de oxígeno debe considerarse alta si la relación C:H:O presenta una proporción de O que es más del 5 por ciento superior a la necesaria estequiométricamente para la síntesis del metanol.
El reactor de gas de síntesis de alcohol según la invención, como componentes básicos, presenta un recipiente de reactor, un generador de plasma, así como un separador de oxígeno.
Según la invención, el recipiente de reactor está diseñado como un reactor de columna de burbujas y presenta una línea de alimentación de agua - sustrato orgánico, una cámara de reacción, un dispositivo de gaseado, así como una línea de extracción.
Por medio de la línea de alimentación de agua - sustrato orgánico, según lo previsto, un sustrato orgánico y agua, preferentemente en forma de una suspensión de agua - sustrato orgánico, se suministran y se introducen a la cámara de reacción.
En el presente caso, se entiende por sustrato orgánico una mezcla de sustancias que puede estar compuesta por los más diversos compuestos, pero que se componen esencialmente de moléculas de la química orgánica. Por compuesto esencialmente, en el sentido de la presente invención, se entiende que más del 90 por ciento de todos los átomos que se encuentran en el sustrato orgánico son carbono, hidrógeno u oxígeno. Por ejemplo, el sustrato orgánico puede ser biomasa, como la que se produce durante la trituración de madera o envases de plástico. También puede tratarse de las siguientes sustancias: residuos biogénicos, lodos de depuradora de aguas residuales, restos de fermentación de una planta de biogás, residuos domésticos y de envases triturados, aguas negras, heces animales o humanas o residuos contaminados con medicamentos o productos químicos de la química orgánica. La línea de alimentación de agua - sustrato orgánico también se denomina de forma abreviada en lo sucesivo como línea de alimentación.
La cámara de reacción está diseñada para recibir la suspensión de agua - sustrato orgánico, que puede introducirse ya lista a través de la línea de alimentación o puede generarse en la cámara de reacción a partir del sustrato orgánico y del agua.
El dispositivo de gaseado está diseñado para suministrar un gas de proceso a la cámara de reacción. Preferentemente, el dispositivo de gaseado para la alimentación del gas de proceso presenta al menos parcialmente una pluralidad de pequeñas boquillas de salida en un área inferior de la cámara de reacción. De este modo, el dispositivo de gaseado está configurado para una distribución dispersa del gas de proceso.
Por gas de proceso, en el sentido de la presente invención, se entiende un fluido en forma de vapor o gas que se añade específicamente para la adaptación del carbono a la relación de hidrógeno (en lo sucesivo también la relación C:H) del gas de síntesis de alcohol y que presenta una relación C:H diferente al sustrato orgánico. En particular, también puede tratarse de las siguientes sustancias: H2, H2O, CH4, CO2 o CO, así como mezclas de los mismos.
Por lo tanto, el dispositivo de gaseado, mediante la disposición de boquillas de salida, está diseñado para la generación de una columna de burbujas en la cámara de reacción. La columna de burbujas proporciona al mismo tiempo una distribución fina del gas de proceso en la suspensión de agua - sustrato orgánico, generando así una dispersión de 3 fases del sustrato orgánico como fase sólida, del agua como fase líquida y del gas de proceso como fase gaseosa. La columna de burbujas provoca una distribución fina continua de todas las tres fases. En una observación vertical, la columna de burbujas comienza en la parte inferior cuando entra el gas de proceso por medio del dispositivo de gaseado y termina en la parte superior de la superficie exterior de la dispersión de 3 fases.
La línea de extracción del reactor preferentemente está dispuesta en una sección superior de la cámara de reacción y está diseñada para una extracción del gas de síntesis o de un producto intermedio de gas de síntesis.
Como componente básico adicional, el dispositivo según la invención presenta el generador de plasma. Este está dispuesto en la columna de burbujas y presenta ánodos y cátodos, que en conjunto se denominan como los electrodos de plasma. El generador de plasma está diseñado para generar un plasma, formando el producto intermedio de gas de síntesis. El generador de plasma puede estar dispuesto, en particular, al pie de la columna de burbujas o distribuido de forma descentralizada en la columna de burbujas.
Se entiende por plasma un estado que adopta una parte del gas de proceso o del producto intermedio de gas de síntesis después de que éste ha sido guiado a través de un campo eléctrico y se ha acoplado potencia eléctrica. Debido a la potencia eléctrica acoplada, el plasma en sí es tan rico en energía que los compuestos moleculares que se encuentran en el sustrato de agua orgánica pueden disolverse (disociarse) a través de este.
Además, el dispositivo según la invención presenta como componente básico adicional el separador de oxígeno. El separador de oxígeno está diseñado para separar oxígeno del producto intermedio de gas de síntesis y así obtener el gas de síntesis.
El separador de oxígeno puede estar dispuesto preferentemente en la cámara de reacción y, por lo tanto, separar el oxígeno cerca de la formación. En este caso, el gas de síntesis se extrae por medio de la línea de extracción. Sin embargo, la solución según la invención también incluye una disposición por fuera del recipiente de reacción, donde en ese caso el producto intermedio de gas de síntesis se extrae a través de la línea de extracción y se suministra al separador de oxígeno.
Por medio del separador de oxígeno se evita que el oxígeno separado del sustrato orgánico por el generador de plasma vuelva a formar compuestos no deseados, por ejemplo, que con CO forme CO2 o con<h>2 forme H2O.
El separador de oxígeno preferentemente puede estar diseñado, en particular, como un separador cerámico, también como un separador SOEC (celda de electrolizador de óxido sólido) o SOFC (celda de combustible de óxido sólido).
La solución según la invención presenta en particular las siguientes ventajas: Se encontró una solución técnicamente sencilla y especialmente no propensa a fallos para generar un gas de síntesis mediante la generación de una dispersión de 3 fases por medio de una columna de burbujas y la disposición de un generador de plasma en la columna de burbujas. Sorprendentemente, se observó que por medio de la gran superficie interna en las capas límite de la fase gaseosa, la formación de plasma es particularmente eficiente.
La parte gaseosa del plasma es arrastrada por la columna de burbujas y se introduce en la dispersión de 3 fases. En la dispersión de 3 fases, por lo tanto, a lo largo de la extensión vertical cambia la composición de la fase gaseosa, donde disminuye la proporción del gas de proceso y aumenta la proporción del producto intermedio de gas de síntesis o, dependiendo del diseño del separador de oxígeno, también del gas de síntesis.
El gas de síntesis obtenido, después de un tratamiento adicional, por ejemplo, una purificación, se puede convertir en un alcohol, en particular en metanol. El metanol (CH3OH) se puede representar estequiométricamente como C H2O H2.
En términos energéticos, la energía material del metanol se proporciona en aproximadamente dos tercios de la energía material del sustrato orgánico y en aproximadamente un tercio de la energía eléctrica para la generación del plasma.
Según un perfeccionamiento ventajoso, el dispositivo para producir un gas de síntesis de alcohol se caracteriza porque el generador de plasma presenta una pluralidad de electrodos de plasma extendidos longitudinalmente y dispuestos verticalmente.
Preferentemente, los electrodos de plasma están diseñados en forma de barra y en la cámara de reacción están sumergidos verticalmente en la dispersión de 3 fases en el área de la columna de burbujas. Los electrodos de plasma preferentemente pueden estar configurados como barras redondas y dispuestos en paralelo. De manera ventajosa, se logra así una formación de plasma distribuida espacialmente en una amplia área de la columna de burbujas. Por lo tanto, se logra al mismo tiempo una baja concentración de plasma y una buena distribución de plasma. Sorprendentemente, se ha observado que de esta manera se puede suprimir una reacción rápida no deseada del componente de oxígeno del producto intermedio de gas de síntesis.
Según una mejora adicional basada en esto, el dispositivo para producir un gas de síntesis de alcohol se caracteriza porque los ánodos y cátodos están dispuestos en una sección horizontal en forma de tablero de ajedrez unos con respecto a otros.
Como disposición en forma de tablero de ajedrez se debe entender que tanto en una línea como en una fila se alternan ánodos y cátodos en cada caso. De este modo, se proporciona una formación de plasma especialmente eficaz, así como al mismo tiempo su distribución en gran medida homogénea sobre la superficie del electrodo de plasma.
Según otro perfeccionamiento ventajoso, el dispositivo para producir un gas de síntesis de alcohol se caracteriza porque el separador de oxígeno está diseñado como al menos un tubo de inmersión cerámico extendido longitudinalmente y dispuesto verticalmente, y está dispuesto en la columna de burbujas.
Según este diseño, la superficie del separador de oxígeno está distribuida ventajosamente a lo largo de la columna de burbujas. De este modo se posibilita ventajosamente una separación de oxígeno distribuida espacialmente del producto intermedio de gas de síntesis.
Según un siguiente perfeccionamiento ventajoso, el dispositivo para producir un gas de síntesis de alcohol está caracterizado porque los electrodos de plasma y el tubo de inmersión cerámico están dispuestos esencialmente de forma paralela unos con respecto a otros.
Según este perfeccionamiento, se presenta una combinación especialmente ventajosa de una generación de plasma distribuida espacialmente con una separación de oxígeno distribuida espacialmente. De esta manera, el componente de oxígeno del producto intermedio de gas de síntesis se separa cerca de la producción y de esta manera se contrarresta eficazmente una reacción no deseada con otros componentes de la dispersión de 3 fases, en particular del producto intermedio de gas de síntesis.
Según otro aspecto de la invención, esta se refiere a un procedimiento para producir un gas de síntesis de alcohol de este tipo.
El gas de síntesis de alcohol, con respecto al procedimiento, también se denomina en lo sucesivo como gas de síntesis y presenta, en particular, hidrógeno y monóxido de carbono.
Las definiciones y los contenidos descriptivos con respecto al dispositivo para producir gas de síntesis de alcohol se aplican en consecuencia a continuación también en relación con el procedimiento para producir el gas de síntesis de alcohol.
El procedimiento se realiza mediante el recipiente de reactor, el generador de plasma y el separador de oxígeno, donde estos componentes básicos están diseñados según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5.
El procedimiento presenta las siguientes etapas del procedimiento:
a) puesta a disposición del sustrato orgánico y del agua como materiales de partida y alimentación por medio de la línea de alimentación de agua - sustrato orgánico hacia la cámara de reacción,
b) puesta a disposición del gas de proceso como otro material de partida y alimentación mediante el dispositivo de gaseado hacia la cámara de reacción,
c) generación de la columna de burbujas por medio del dispositivo de gaseado formando una dispersión de 3 fases del sustrato orgánico, el agua y el gas de proceso.
d) generación del plasma por medio del generador de plasma en la columna de burbujas y formación del producto intermedio de gas de síntesis;
e) separación del oxígeno del producto intermedio de gas de síntesis mediante el separador de oxígeno, y obtención del gas de síntesis.
En la etapa de procedimiento a), se ponen a disposición el sustrato orgánico y el agua y se introducen en la cámara de reacción. Preferentemente, el sustrato orgánico y el agua se preparan como una suspensión fina y la suspensión se introduce, de modo que en la cámara de reacción se disponga de una suspensión lista para el proceso.
Además, en la etapa de procedimiento b) se pone a disposición el gas de proceso y se introduce en la cámara de reacción a través del dispositivo de gaseado.
En la etapa de procedimiento c), según la invención, se genera una columna de burbujas por medio del gas de proceso y se genera una distribución del gas de proceso en la suspensión de agua - sustrato orgánico, con lo que se proporciona una dispersión de 3 fases finamente dispersa del sustrato orgánico, el agua y el gas de proceso.
Según la etapa de procedimiento d), se genera un plasma en la columna de burbujas por medio del generador de plasma y, por lo tanto, se forma el producto intermedio de gas de síntesis. En este caso, los enlaces químicos, en particular del sustrato orgánico, se separan total o parcialmente en los electrodos de plasma mediante el suministro de energía eléctrica y, por lo tanto, se forma el producto intermedio de gas de síntesis, que tiene una alta proporción de oxígeno. Preferentemente, los electrodos de plasma están dispuestos como barras verticales en la columna de burbujas, de modo que el plasma se forma en una gran área distribuida en la columna de burbujas y es transportado rápidamente por los electrodos de plasma por el flujo de la columna de burbujas, incluyéndose en la dispersión de 3 fases.
Después de la etapa de procedimiento e), por último, el componente de oxígeno del producto intermedio de gas de síntesis se extrae al menos parcialmente por medio del separador de oxígeno.
Como resultado del procedimiento, se obtiene el gas de síntesis, que luego está disponible para su posterior procesamiento, en particular para la formación de un alcohol.
Según un perfeccionamiento ventajoso del procedimiento, este se caracteriza porque en la etapa de procedimiento e) se realiza una separación de oxígeno distribuida a lo largo de la columna de burbujas por medio de un tubo de inmersión cerámico, que está diseñado extendido longitudinalmente y está dispuesto verticalmente en la columna de burbujas, y el gas de síntesis se extrae por medio de la línea de extracción.
Ventajosamente, según este perfeccionamiento, el oxígeno se separa cerca de la producción, de modo que se extrae al mismo tiempo rápidamente y se evita en gran medida su reacción no deseada. Ventajosamente, de este modo, se puede influir ventajosamente en la composición del gas de síntesis. Dado que según este perfeccionamiento, el producto intermedio de gas de síntesis en el recipiente de reacción ya se transforma en el gas de síntesis dentro de la dispersión de 3 fases, la extracción se realiza como gas de síntesis a través de la línea de extracción.
La invención se explica más en detalle como ejemplo de realización mediante
Fig. 1 una vista lateral esquemática como sección vertical
Fig. 2 una sección horizontal con representación de los electrodos de plasma
Fig. 3 una sección horizontal con representación adicional de los tubos de inmersión cerámicos, explicada con mayor detalle.
En este caso, los mismos números de referencia en las distintas figuras se refieren a las mismas características o componentes. Los símbolos de referencia también se utilizan en la descripción si no están representados en la figura correspondiente.
La fig. 1 muestra la estructura de un dispositivo para producir un gas de síntesis de alcohol en un ejemplo de realización.
El recipiente de reactor 10 está configurado en el ejemplo de realización como recipiente dispuesto de pie, de forma esencialmente cilíndrica.
La línea de alimentación de agua - sustrato orgánico 11 conduce lateralmente a la cámara de reacción 12. A través de esta línea de alimentación 11 se suministra la suspensión de agua - sustrato orgánico, que luego llena esencialmente la cámara de reacción 12.
En la sección inferior de la cámara de reacción 12 están dispuestas las boquillas de salida del dispositivo de gaseado 13, a través de las cuales se introduce el gas de proceso. La alimentación del gas de proceso está representada esquemáticamente mediante la flecha horizontal de derecha a izquierda. El gas de proceso suministrado asciende en la suspensión de agua - sustrato orgánico en pequeñas burbujas, generando así la columna de burbujas 40. Debido a la distribución fina de las burbujas en la suspensión de agua - sustrato orgánico, la dispersión de 3 fases del sustrato orgánico se forma como fase sólida, el agua como fase líquida y el gas de proceso como fase gaseosa.
Además, está representado el generador de plasma 20, cuyos electrodos de plasma 21 están dispuestos como electrodos de barras dispuestos verticalmente en la columna de burbujas 40. Por lo tanto, con los electrodos de plasma se genera en la columna de burbujas el plasma y, por lo tanto, el producto intermedio de gas de síntesis, que se eleva en las burbujas de la columna de burbujas 40.
El separador de oxígeno 30 presenta varios tubos de inmersión cerámicos 31, que en el ejemplo de realización también están dispuestos en paralelo a los electrodos de plasma en la columna de burbujas. De esta manera, el producto intermedio de gas de síntesis, inmediatamente después de su generación, entra en contacto con los tubos de inmersión cerámicos 31, donde se separa y descarga una alta proporción del oxígeno. La descarga del oxígeno está representada por la flecha horizontal de izquierda a derecha y la denominación O2.
Después de la separación del oxígeno, se encuentra presente el gas de síntesis que asciende aún más en las burbujas en la columna de burbujas 40, que se descarga de la cámara de reacción 12 a través de la línea de extracción 14. Esto se representa mediante la flecha vertical que apunta hacia arriba en la cámara de reacción 12 y la flecha horizontal que apunta hacia la derecha que sigue al extremo de la línea de extracción 14, ambas en negrita.
El gas de síntesis se puede tratar posteriormente, lo que, sin embargo, no forma parte del dispositivo según la invención y del procedimiento según la invención.
La fig. 2 muestra en una sección horizontal en primer lugar exclusivamente la disposición de los electrodos de plasma 21 en la cámara de reacción 12 del recipiente de reactor 10. Los mismos están dispuestos en la columna de burbujas 4, donde los ánodos 22 y los cátodos 23 se alternan en cada línea y cada fila, formando así una disposición a modo de un tablero de ajedrez.
La fig. 3 adicionalmente con respecto a la fig. 2, también muestra la disposición de los tubos de inmersión cerámicos 31. Los mismos están dispuestos en cada caso en los espacios intermedios generados por los electrodos de plasma 21 en un desplazamiento diagonal y se encuentran en una zona eléctricamente neutra debido a la disposición de las polaridades de los electrodos de plasma.
Por razones de claridad, solo algunos de los tubos de inmersión cerámicos 31 y algunos de los electrodos de plasma 21 presentan símbolos de referencia.
Referencias utilizadas
10 Recipiente de reactor
11 Línea de alimentación de agua - sustrato orgánico
12 Cámara de reacción
13 Dispositivo de gaseado
14 Línea de extracción
20 Generador de plasma
21 Electrodos de plasma
22 Ánodo
23 Cátodo
30 Separador de oxígeno
40 Columna de burbujas

Claims (7)

REIVINDICACIONES
1. Dispositivo para producir un gas de síntesis de alcohol,
diseñado para generar un gas de síntesis que presenta hidrógeno y monóxido de carbono,
que presenta un recipiente de reactor (1), un generador de plasma (2) y un separador de oxígeno (3), donde el recipiente de reactor (1) está diseñado como un reactor de columna de burbujas, que presenta una línea de alimentación de agua - sustrato orgánico (11), una cámara de reacción (12) que está diseñada para una recepción de una suspensión de agua - sustrato orgánico,
un dispositivo de gaseado (13), que está diseñado para una alimentación y distribución dispersa de un gas de proceso en la suspensión de agua - sustrato orgánico, generando una dispersión de 3 fases, que presenta una fase sólida, líquida y gaseosa, la fase sólida presenta el sustrato orgánico, la fase líquida presenta el agua y la fase gaseosa presenta el gas de proceso, por medio de la generación de una columna de burbujas (4),
una línea de extracción (14), que está diseñada para una extracción del gas de síntesis o de un producto intermedio de gas de síntesis,
donde el generador de plasma (2) está dispuesto en la columna de burbujas (4),
este presenta electrodos de plasma (21), donde estos están presentes como ánodos (22) y cátodos (23), donde los electrodos de plasma (21) están diseñados para generar un plasma, produciendo el producto intermedio de gas de síntesis,
y donde el separador de oxígeno (3) está diseñado para una separación de oxígeno del producto intermedio de gas de síntesis, obteniendo el gas de síntesis.
2. Dispositivo para producir un gas de síntesis de alcohol según la reivindicación 1, caracterizado porqueel generador de plasma (2) presenta una pluralidad de electrodos de plasma (21) extendidos longitudinalmente y dispuestos verticalmente.
3. Dispositivo para producir un gas de síntesis de alcohol según la reivindicación 2, caracterizado porquelos ánodos (22) y los cátodos (23) de los electrodos de plasma (21) están dispuestos en forma de tablero de ajedrez unos con respecto a otros, en una sección horizontal.
4. Dispositivo para producir un gas de síntesis de alcohol según cualquiera de las reivindicaciones anteriores,caracterizado porque
el separador de oxígeno (3) está diseñado como al menos un tubo de inmersión cerámico (31) extendido longitudinalmente y dispuesto verticalmente, y está dispuesto en la columna de burbujas (4).
5. Dispositivo para producir un gas de síntesis de alcohol según la reivindicación 4,
caracterizado porque
los electrodos de plasma (21) y el tubo de inmersión cerámico (31) están dispuestos esencialmente de forma paralela uno con respecto a otro.
6. Procedimiento para producir un gas de síntesis de alcohol,
donde el gas de síntesis presenta hidrógeno y monóxido de carbono, por medio del recipiente de reactor (1), el generador de plasma (2) y el separador de oxígeno (3) según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5, que presenta las siguientes etapas del procedimiento:
a) puesta a disposición del sustrato orgánico y del agua como materiales de partida y alimentación por medio de la línea de alimentación de agua - sustrato orgánico (11) hacia la cámara de reacción (12);
b) puesta a disposición del gas de proceso como otro material de partida y alimentación mediante el dispositivo de gaseado (13) hacia la cámara de reacción (12),
c) generación de la columna de burbujas (4) por medio del dispositivo de gaseado (13) formando una dispersión de 3 fases del sustrato orgánico, el agua y el gas de proceso,
d) generación del plasma por medio del generador de plasma (2) en la columna de burbujas y formación del producto intermedio de gas de síntesis;
e) separación del oxígeno del producto intermedio de gas de síntesis mediante el separador de oxígeno (3), y obtención del gas de síntesis.
7. Procedimiento para producir un gas de síntesis de alcohol,
caracterizado porque
en la etapa de procedimiento e) se realiza una separación de oxígeno distribuida a lo largo de la columna de burbujas por medio de un tubo de inmersión cerámico (31), que está diseñado extendido longitudinalmente y está dispuesto verticalmente en la columna de burbujas, y el gas de síntesis se extrae por medio de la línea de extracción (14).
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JP2003062579A (ja) * 2001-08-27 2003-03-04 Kobe Steel Ltd 液体の処理方法及びその装置
AUPS220302A0 (en) * 2002-05-08 2002-06-06 Chang, Chak Man Thomas A plasma formed within bubbles in an aqueous medium and uses therefore
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PL3498665T3 (pl) 2017-12-18 2021-04-06 Clariant International Ltd Sposób otrzymywania gazu syntezowego
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