WO2011091495A1 - Processo de reciclagem de dióxido de carbono co2 - Google Patents

Processo de reciclagem de dióxido de carbono co2 Download PDF

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    • C10J2300/1603—Integration of gasification processes with another plant or parts within the plant with gas treatment

Definitions

  • the present invention relates to a carbon dioxide recycling process. It also refers to a system performing such a process.
  • the field of the invention is the field of recycling carbon dioxide (C0 2) and more particularly the reduction of carbon dioxide by elements (C).
  • CO is the basic form of "gaseous carbon” and the chemical basis of every carbon-containing construction. It is also a high calorific fuel gas convertible to all "traditional” energy used today.
  • An object of the present invention is to avoid such drawbacks.
  • Another object of the present invention is to propose an economically viable carbon dioxide recycling process and system.
  • the present invention achieves these objectives by a method of recycling a gaseous stream, said initial, essentially C0 2 C0 2 containing molecules, said process comprising the following steps:
  • the present invention performs a CO 2 deoxidation to obtain CO, a CO oxidation to obtain CO 2 and a second CO 2 deoxidation to obtain CO again.
  • the first reaction is first a pyrolysis action of the carbon-containing materials which aims to bring said carbon-containing materials to 800 / 1,000 ° C.
  • This is the temperature of the "oxo-reducing" reaction of C0 2 by carbon (C) , which oxidizes to CO (carbon monoxide) by exchanging an oxygen atom (O) from CO 2 .
  • C carbon
  • O oxygen atom
  • This reaction is endothermic, the useful power is supplied to the beginning of the process of the invention by known heating means it takes the flow of C0 2 gas at a temperature pyrolysis of carbon containing materials. This energy is then supplied by recycling the energies produced by the following reactions and by a heating supplement to compensate for system losses.
  • the carbon of starting carbon-containing materials is "gasified” to CO (carbon monoxide) and CO 2 is reduced to CO.
  • the resulting gaseous effluent is then mainly composed of CO (high calorific value fuel gas) at a temperature of 1000 ° C, maintaining this temperature is monitored by a complement of any heating provided to the initial C0 2.
  • the second oxidation reaction of CO by oxygen-carrying elements aims to homogenize the thermal capacities and temperatures of the gas streams by providing sufficient energy to carry and maintain the oxygen-carrying elements at their reaction temperature of 800 to 1,000 ° C. and carry out the second deoxidation of C0 2 and to raise the temperature of the gaseous stream initial temperature of pyrolysis. This avoids an excessive input of external energy, either to perform the second deoxidation or to raise the initial gas flow in temperature.
  • the third reaction consists in deoxidizing (reducing) CO 2 on oxidizable elements (which were reduced in the second reaction) to obtain a final gas flow composed essentially of CO at a temperature of 1,000 ° C ensuring its useful stability at its transfer to the organic matter introduction zone, where it will exchange its thermal capacity with the organic matter, without the risk of reaction inversion (2 CO in the course of reducing its temperature from 1,000 ° C to 500 ° C). at 1 C0 2 + 1 C, reaction inhibited in the presence of carbon elements about to become "oxidored”) that would be likely lowering their temperature by another mode of heat exchange
  • the present invention allows, from one mole of C0 2, CO get two moles of carbon monoxide, which is a high energy content fuel gas, a useful molecule is numerous carbon - containing molecular arrangements.
  • Recycling of C0 2 in CO performs: a thermal transfer a solid fuel to a gas conversion out of this solid in almost pure fuel gas with the following possibilities:
  • the process according to the invention is an economically viable process.
  • the yield of the process according to the invention is higher compared to the state of the art processes.
  • the oxygen elements carrying out the oxidation of the carbon monoxide molecules of the first gas stream may be provided by oxygen carrying oxides, said oxygen carriers being reduced after said oxidation.
  • the reduction of CO 2 molecules from the second gas stream can be accomplished by the reduced oxygen carriers obtained after the oxidation of carbon monoxide molecules.
  • each oxygen carrier utilization cycle initially comprising a reaction for an oxidation of carbon monoxide molecules and then a reaction for a reduction of carbon dioxide molecules.
  • Oxygen carriers are then first reduced and then oxidized.
  • An example oxygen carrier may be a nickel-based oxygen carrier such as NiO.
  • the oxygen carrier is reduced in Ni according to the following reaction:
  • the reduced oxygen carrier namely Ni
  • the reduced oxygen carrier namely Ni
  • the oxidized oxygen carrier namely NiO is then used for further oxidation of carbon monoxide molecules and so on.
  • the process according to the invention comprises a starting phase during which the initial CO 2 gas flow is heated by combustion of a load of carbon-containing matter.
  • the thermal energy initially required for the initiation of oxidation and reduction reactions is provided by such combustion.
  • This combustion can advantageously be carried out under oxygen which enhances the thermal efficiency of said combustion and produces a flue gas essentially composed of C0 2. Which C0 2 is immediately incorporated into the initial gas flow and thus realizes a thermal transfer without any energy loss.
  • the process according to the invention may advantageously comprise recovering at least a portion of said thermal energy from the second gas stream, at least a portion of said thermal energy being used for heating the initial gas stream.
  • the process according to the invention may further comprise recovering at least a portion of the thermal energy of the third gas stream, at least a portion of said thermal energy being used for heating the flow. gas and for preheating the carbon-containing material.
  • the pyrolysis temperature is between 800 and 1,100 ° C and is preferably 1,000 ° C.
  • the process according to the invention comprises continuous feeding of dry carbon-containing materials by means of a mechanized inlet chamber and configured to prevent outside air entry.
  • the third gas stream obtained can transit through this inlet chamber in order to exchange at least a part of its thermal energy with the carbon-containing materials, passing through them countercurrently.
  • the heat exchange is: - upstream, for the benefit of carbon-containing materials which are thus pre- heated by recycling the energy inherent in thermochemical reactions in the process according to the invention.
  • the process according to the invention prevents this reaction reversal by exchanging the heat of CO (at 1,000 ° C) with the introduced carbon-containing materials (which are the "reducing" carbon stock of the process and reacts as such to the course of heat exchange) which inhibit this inversion by reacting instantaneously with the medium and balancing the temperature with the carbon monoxide stability level ( ⁇ 450 ° C).
  • the process according to the invention may comprise a carbon-containing filler milling step prior to the pyrolysis step.
  • the grinding of the carbon-containing material favors the pyrolysis and therefore the reduction reaction of the CO 2 molecules during this pyrolysis.
  • the third gas flow obtained comprising essentially carbon monoxide molecules, represents an important energy source.
  • the process according to the invention may comprise a step of generating electrical energy or thermal energy by combustion of at least a portion of said third gas flow.
  • the dry carbon-containing material charge may comprise:
  • a recycling a gaseous stream starting said system, essentially comprising C0 2 is proposed, said system comprising:
  • a first pyrolysis zone carrying out a pyrolysis of a carbon-containing matter charge by said gas flow at said pyrolysis temperature, said pyrolysis.
  • the second zone may contain oxygen-bearing oxides carrying an oxygen element input for the oxidation of the carbon monoxide molecules of the first gas stream, said oxygen carriers being reduced after said oxidation.
  • the third zone may contain oxygen carriers oxides in the reduced state by performing the reduction of C0 2 molecules of the second gaseous stream.
  • the system according to the invention may contain means of transport comprising:
  • These transport means allow the use and reuse of the oxygen carrier for the oxidation reactions of carbon monoxide molecules of the first gas flow and the reduction of C0 2 molecules of the second gas stream in accordance with a closed each iteration of the process cycle according to the invention.
  • the initial gas flow heating means may contain at least one heat exchanger comprising:
  • Such an exchanger allows the recovery and recovery of the thermal energy of the second and third gas streams.
  • the system according to the invention may further contain carbon-containing charge milling means prior to pyrolysis of this matter by the initial gas flow to increase the deoxidation reaction of the CO 2 molecules by carbon elements of the carbon-containing cargo.
  • the system according to the invention may contain means for depressing said system, thereby favoring the circulation of the different gas flows from the pyrolysis zone to the third zone.
  • This reduction is partially achievable at the 400/500 ° C thermal plateau and is complete at 1,000 ° C. At this temperature all exchanged C0 2 1/2 0 2 with a C. This reduction is endothermic (283 kJ / mole) and it is therefore necessary to provide you with the reaction media.
  • the energy balance of recycling C0 2 over C in two COs according to the invention is as follows: approximately 1,644 kj is required to lift 1 kg of C0 2 + Carbon equivalent (272.76 g or 6/700 g of a 50% carbon-containing matter) at the base temperature of the reducing reaction (400/500 ° C) is approximately 2,220 kj to reach its full temperature ('1,000 ° C).
  • the total enthalpy recycling is 5,554 to 6,130 kj kj / kg C0 2.
  • reaction enthalpy 1644/2220 kj the energy useful for conditioning the materials used.
  • reaction enthalpy 1644/2220 kj the energy useful for conditioning the materials used.
  • this energy is supplied at startup by oxidation (combustion) of carbon and then by the recycling / recovery of latent heat. and sensitive to reaction effluents.
  • the invention may be used for the production of CO, the construction of carbon-containing chains for molecular combinations and for various industrial applications.
  • the invention by the production of CO, allows all molecular combinations of hydrocarbons, such as methane (CH 4 ). Hydrocarbon fuels compositions of more complex synthesis are then possible to be made in today's refineries.
  • the invention may also be used for the conversion of energy / source ("thermal" solid fuel potential energy) transformed into a gaseous fuel (CO) source to be converted into new multipurpose energies: heat, cold, electricity, motive energy. .
  • Oxygen carriers may contain NiO, FE 2 0 3 , MgO,
  • the system 100 shown in Fig. 1 comprises a first zone 102.
  • the first zone 102 is the zone where pyrolysis of carbon-containing materials 104 is performed by an initial gas flow of CO 2 106 at high temperature. (greater than 1,000 ° C).
  • the carbon-containing materials are preferably dried for a homogeneous CO reaction, but may be wet if the aim is to obtain the synthesis of a different gaseous compound.
  • This first zone 102 contains many thresholds 108 and is configured to allow
  • the initial gas flow of CO 2 106 and the carbon-containing material 104 are continuously fed into that first counter-zone 102.
  • C0 2 106 is introduced at the defined reaction temperature at approximately 1,000 ° C.
  • the initial gas flow of CO 2 106 is preheated to the reaction temperature by means known to those skilled in the art at the starting stage. Once the reaction has started, the heating of the C0 2 gas flow is autonomous thanks to the recycling of the energies used in system 100 as described below.
  • C0 2 is preheated to a temperature> 1000 ° C before its introduction in controlled ratio relative to the proportion of carbon contained in the carbon-containing raw materials 104 introduced to react instantaneously with the medium, accelerate the temperature increase of the carbon-containing materials and inhibit any inversion of the reaction.
  • This external preheating is interrupted or reduced as long as the starting phase reaches the process thermal autonomy level.
  • the proportion of introduced C0 2 should equal the ratio of carbon (C) in the carbon - containing matter, that is, 1 mol of C0 2 for one mole of carbon (C).
  • Carbon-containing materials 104 may be indifferently from plant and / or animal biomass, coal, peat, lignite, waste, used tires, etc. .Elas are preferably milled to better interaction with C0 2. They are preferably "dried” to obtain the reaction according to the invention.
  • the carbon-containing material is introduced into the first pyrolysis zone 102 by a chamber 103 (mechanized by devices known to the skilled person) at the storage temperature. In this chamber 103, the carbon-containing matter is countercurrently traversed by the final gaseous flow 120. This interaction allows the exchange of the residual thermal capacity of the flow 120 with the carbon-containing matter 104, allowing it to preheat and cool the flow 120.
  • the carbon-containing matter is then introduced into zones 108 where it is countercurrent to the initial gas flow 106 of CO 2 at the approximate 1,000 ° C pyrolysis temperature which raises the assembly temperature to the level required by the deoxidation reaction (reduction ) of C0 2 .
  • Pyrolysis proceeds step by step depending on the system configuration.
  • the CO 2 then exchanges an O with the overheated carbons of the carbon-containing material 104.
  • the obtained gas mixture passes from step 108 to another passing through an intermediate zone, concomitant with all zones of the system according to the invention and within which the different gaseous process flows also pass through separate exchangers.
  • the gas mixture retains a sufficient temperature and thermal capacity for the reaction to be effective and efficient.
  • the CO molecules are formed to form a first gas stream 110 composed essentially of CO at high temperature ( ⁇ 900 ° C) and finally to make a definite passage in zone 109 where the residual of the starting carbon-containing materials and the CO 2
  • That first gas stream 110 is drawn from the first zone 102 to a second zone 112 since the system 100 is depressed by known extraction means not shown.
  • the second zone 112 utilizes oxygen-bearing materials such as MeO-noted metal oxides in Figure 1.
  • oxygen-bearing materials such as MeO-noted metal oxides in Figure 1.
  • the first gas stream 110 composed essentially of high temperature CO will oxidize by removing, in the oxygen-bearing materials, the missing oxygen atom (or atoms) for complete combustion.
  • This exothermic reaction takes place without flame and generates 12,865 kj of 1,227 kg of CO produced per kg of carbon-containing material 104 introduced into chamber 103 of zone 102 (ie 45.46 moles of CO).
  • This second zone 112 may be a steam generator boiler or any other known thermal generator.
  • this second zone 112 is a heat exchanger in which the initial gas flow of CO 2 106 transits and where it acquires a portion of its thermal capacity prior to its introduction into the first zone 102.
  • MeO oxygen-carrying materials Deoxidation of MeO oxygen-carrying materials is generally an endothermic reaction, and it is to compensate for this endothermia that the first CO 110 gas stream is raised to very high temperature during process recycling and heat exchange. On the other hand, MeO oxygen carrying materials are also preheated during thermal process recycles.
  • MeO oxygen carrying materials may comprise a "Ni" nickel based preparation which is in "NiO" oxide state.
  • NiO reduction and CO oxidation is exothermic:
  • NiO + CO Ni + CO 2 -38.7 kj / mol CO
  • This reaction generates a second gaseous stream 114 essentially composed of C0 2.
  • the temperature in this second zone 112 must be maintained at or below 1,000 ° C to preserve the durability of oxygen-bearing materials. It is the heat transfer from the exotherm of the reaction against the initial gas flow 106 through the second zone 112 which allows the temperature of the second zone to be less than or equal to 1,000 ° C.
  • the heat transfer is performed by a heat exchanger 118 common to two zones 112 and 116, or any other thermal recovery means, so that the energy transfer from reactions to the initial gas flow 106 will operate gradually while maintaining the optimal temperature of the zones, "oxygen-bearing" materials and gaseous flows considered.
  • MeO "oxygen-bearing" materials are deactivated (or reduced) in Me and are gravity (and / or mechanically) extracted from the second zone at a temperature of between 800 and 1,000 ° C. These Me materials are transferred by means of transport to the third zone 116 of system 100; and
  • the second gas stream 114 composed essentially of CO 2 leaves the second zone 112 at a temperature of 900 ° C or below. That second gas stream is introduced at a temperature below 900 ° C in the third zone 116 where it will again be reduced. in CO upon contact with deoxidized or reduced Me oxygen carriers coming from the second zone 112 and leading to the third 16.
  • the second gaseous flow 114 from the second zone 112 will pass through the deactivated or reduced oxygen carrying materials Me with which the CO 2 compounds will exchange an oxygen atom according to the reaction:
  • a third gaseous stream 120 composed essentially of CO at a temperature of 800 ° C or less;
  • the endotherm of this reaction nullifies the exotherm of that effective in the first zone.
  • the heat exchanger 118 the initial transport gas stream 106 also occupies this third zone 116.
  • the third gas stream 120 is extracted from the system 100 through the chamber 103 where it will pass through the continuously containing carbon-containing matter. Finding and interacting the third gas stream 120 and carbon-containing matter 104 counter-current preheats the carbon-containing matter and cools the third gas stream 120 by inhibiting any inversion of the CO molecules by 1 C0 2 + 1C.
  • the thermal balance of these reactions is deficient. It needs a thermal input corresponding to the various system losses (about 10% according to the example described) and the residual thermal capacity of the flow 120 (if not used "as is” since its extraction from the system according to the invention).
  • This thermal complement may be supplied upstream by strictly controlled thermal input, consuming (in oxy-combustion) CO in the initial C0 2 preheating equipment 106, and these CO molecules are thus transformed into C0 2 which will be turn recycled into the system.
  • the third CO gas stream 120 that is extracted from the third zone 116 is a usable fuel gas "as is" in any thermal facility and / or converted to electricity in a gas engine and / or turbine.
  • the CO molecules composing this third gaseous flow 120 may be used as primary molecules for the combination of synthetic carbon molecular molecules and, in connection with a hydrogen (H 2 ) supply and / or production, in hydrocarbon molecules.
  • heat carrier energy carrier "heat sensitive”
  • initial This energy is supplied at the start of the reaction by an input of external energy and is recovered in the system reaction cycle after the start phase. Only minimal consumption of the primary reaction lasts and compensation for the thermal losses inherent in the equipment used.

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Abstract

A invenção se refere a um processo de reciclagem de um fluxo gasoso (106), dito inicial, de CO2 contendo essencialmente moléculas de CO2, o dito processo compreendendo as seguintes etapas: - aquecimento do dito fluxo gasoso de CO2 a uma temperatura de pirólise de matéria contendo carbono (104), - pirólise de uma carga de matéria contendo carbono (104) contendo elementos de carbono pelo dito fluxo gasoso, a dita pirólise realizando uma redução das moléculas de CO2 pelos ditos elementos de carbono e produzindo um primeiro fluxo gasoso (110) contendo essencialmente moléculas de monóxido de carbono (CO) a alta temperatura, - oxidação das ditas moléculas de monóxido de carbono (CO) por elementos de oxigênio (O), a dita oxidação produzindo um segundo fluxo gasoso (114) contendo essencialmente moléculas de CO2; - redução das ditas moléculas de CO2 do dito segundo fluxo gasoso (114), a dita redução fornecendo um terceiro fluxo (120) gasoso contendo essencialmente moléculas de monóxido de carbono (CO). Ela concerne igualmente a um sistema de execução de tal processo

Description

Processo de reciclagem de dióxido de carbono Co2
A presente invenção se refere a um processo de reciclagem de dióxido de carbono. Refere-se igualmente a um sistema executando tal processo.
O campo da invenção é o campo da reciclagem do dióxido de carbono (C02) e mais particularmente da redução do dióxido por elementos de carbono (C).
O CO é a forma básica do "carbono gasoso" e a base química de toda construção contendo carbono. È também um gás combustível de forte poder calorífico, conversível em toda energia "tradicional" utilizada atualmente.
A redução do C02 por moléculas de carbono C em dois CO é perfeitamente conhecida e definida pelos trabalhos de Boudouard. Portanto, ao olhar do interesse da transferência energética aos 2 CO, a entalpia dessa reação endergônica é muito importante, para que essa operação seja economicamente viável. Com efeito, a redução do C02 em CO é endotérmica, e, como veremos na exposição seguinte, necessita de temperaturas elevadas. È necessário, portanto fornecer energia para que a reação possa ocorrer.
Há alguns decénios, foram realizadas pesquisas para determinar técnicas que melhoram o rendimento dessas reações, e somente as interferências sobre meio ambiente justificam que certos processos de "gaseificações" venham a suscitar algum interesse.
Pelo fato da entalpia elevada da reação de redução do C02, são as técnicas de concentração/captação e estocagem do C02 que estão sendo privilegiadas, e que são melhores que os processos de reciclagem do C02, processos que são também muito onerosos e necessitam a utilização de meios técnicos consideráveis. Um objetivo da presente invenção é evitar esses inconvenientes.
Um outro objetivo da presente invenção é o de propor um processo e um sistema de reciclagem do dióxido de carbono economicamente viável.
Enfim, é um objetivo da presente invenção propor um processo e um sistema de reciclagem do dióxido de carbono com um melhor rendimento do que os sistemas do estado atual da técnica.
A presente invenção permite atingir esses objetivos por um processo de reciclagem de um fluxo gasoso, dito inicial, de C02 contendo essencialmente moléculas de C02, o dito processo compreendendo as seguintes etapas:
- aquecimento do dito fluxo gasoso de C02 a uma temperatura de pirólise de matéria contendo carbono.
- pirólise de uma carga de matéria contendo carbono contendo elementos de carbono para o dito fluxo gasoso, a dita pirólise realizando uma redução das moléculas de C02 pelos ditos elementos de carbono para produzir um primeiro fluxo gasoso contendo essencialmente moléculas de monóxido de carbono em alta temperatura,
- oxidação das ditas moléculas de monóxido de carbono por elementos de oxigénio, dita oxidação produzindo um segundo fluxo gasoso contendo essencialmente moléculas de C02;
- redução das ditas moléculas de C02 do dito segundo fluxo gasoso, a dita redução fornecendo um terceiro fluxo gasoso contendo essencialmente moléculas de monóxido de carbono (CO).
A presente invenção realiza uma desoxidação do C02 para obter CO, uma oxidação do CO para obter C02 e uma segunda desoxidação do C02 para obter novamente o CO.
Essas três reações permitem transmitir sensivelmente a integralidade da energia potencial das matérias contendo carbonos do inicio da reciclagem até o fim da reciclagem, permitindo assim utilizá-las durante as diferentes etapas (sem necessitar) de energia externa. Assim:
- a primeira reação é primeiro uma ação de pirólise das matérias contendo carbonos que tem por objetivo levar as ditas matérias contendo carbonos a 800/1.000° C. Esta é a temperatura da reação "oxi-redutora" do C02 pelo carbono (C), o qual se oxida em CO (monóxido de carbono) pela troca de um átomo de oxigénio (O) proveniente do C02. Esta reação é endotérmica, a energia útil é fornecida, ao inicio do processo segundo a invenção, por meios conhecidos de aquecimento que leva o fluxo gasoso de C02 à temperatura de pirólise das matérias contendo carbonos. Em seguida essa energia é fornecida pela reciclagem das energias produzidas pelas reações seguintes e por um complemento de aquecimento, para compensar as perdas do sistema. Na sequência dessa primeira reação, o carbono das matérias contendo carbonos iniciais é "gaseificado" em CO (monóxido de carbono) e o C02 é reduzido em CO. O efluente gasoso resultante é então composto essencialmente de CO (gás combustível de alto poder calorífico) à temperatura de 1.000° C, a manutenção dessa temperatura é controlada por um eventual complemento de aquecimento fornecido ao C02 inicial.
- a segunda reação de oxidação do CO por elementos portadores de oxigénio tem por objetivo homogeneizar as capacidades térmicas e as temperaturas dos fluxos gasosos permitindo fornecer suficiente energia para levar e manter os elementos portadores de oxigénio à sua temperatura de reação de 800 a 1.000° C, e realizar a segunda desoxidação do C02 e para elevar a temperatura do fluxo gasoso inicial à temperatura de pirólise. O que evita um aporte excessivo de energia externa, seja para realizar a segunda desoxidação, seja para elevar em temperatura o fluxo gasoso inicial.
- a terceira reação consiste em desoxidar (reduzir) o C02 sobre os elementos oxidáveis (os quais foram reduzidos na segunda reação) para obter um fluxo gasoso final composto essencialmente de CO à temperatura de 1.000° C assegurando-lhe a estabilidade útil à sua transferência para a zona de introdução das matérias orgânicas, onde ele trocará sua capacidade térmica com as ditas matérias, sem o risco de inversão da reação (2 CO em curso de redução da sua temperatura de 1.000° C a 500° C, se realizam em 1 C02 + 1 C, reação inibida na presença de elementos de carbono em via de se tornarem "oxiredutores") que seria provável abaixando sua temperatura por um outro modo de troca térmica
A presente invenção permite, a partir de um mol de C02, obter dois mols de monóxido de carbono CO, que é um gás combustível de alto poder energético, é uma molécula útil a numerosos arranjos moleculares contendo carbono.
A reciclagem do C02 em CO segundo a invenção realiza: uma transferência térmica de um combustível sólido a um gás saído da conversão desse sólido em gás combustível quase puro com as seguintes possibilidades:
- um melhor rendimento e gestão da combustão do gás em relação a um combustível sólido,
- um melhor rendimento global da energia utilizada
- uma manutenção sensivelmente reduzida sobre os equipamentos térmicos,
- uma reciclagem de 3,66 kg de C02 por kg de carbono sólido consumido: seja em moléculas primárias (CO), forma gasosa elementar do carbono permitindo a sua ligação a outros elementos para obter moléculas de uso comum da indústria seja em gás de combustão para qualquer sistema térmico. O C02 pode ser reciclado inúmeras vezes após a combustão do fluxo gasoso de monóxido de carbono utilizado.
O processo segundo a invenção é um processo economicamente viável.
Alem disso, o rendimento do processo segundo a invenção é mais elevado, comparado aos processos do estado atual da técnica.
Em uma versão vantajosa do processo segundo a invenção, os elementos de oxigénio realizando a oxidação das moléculas de monóxido de carbono do primeiro fluxo gasoso podem ser fornecidos por óxidos portadores de oxigénio, os ditos portadores de oxigénio sendo reduzidos após a dita oxidação.
De maneira similar, a redução das moléculas de C02 do segundo fluxo gasoso pode ser realizada pelos portadores de oxigénio reduzidos obtidos após a oxidação das moléculas de monóxido de carbono
Assim, os mesmos portadores de oxigénio são utilizados em circuito fechado a cada iteração do processo segundo a invenção, cada ciclo de utilização dos portadores de oxigénio compreendendo inicialmente uma reação para uma oxidação das moléculas de monóxido de carbono e em seguida uma reação para uma redução das moléculas de dióxido de carbono. Os portadores de oxigénio são então, primeiro reduzidos e depois oxidados. Um exemplo de portador de oxigénio pode ser um portador de oxigénio a base de Níquel, como por exemplo, o NiO. Durante a oxidação das moléculas de monóxido de carbono, o portador de oxigénio é reduzido em Ni segundo a seguinte reação:
NiO + CO→ Ni + C02
Durante a redução das moléculas de dióxido de carbono, o portador de oxigénio reduzido, a saber, Ni, é oxidado segundo a seguinte reação:
Ni + C02→ NiO + CO
O portador de oxigénio oxidado, a saber, NiO é em seguida utilizado para uma nova oxidação das moléculas de monóxido de carbono e assim por diante.
O processo segundo a invenção compreende uma fase de partida durante a qual o aquecimento do fluxo gasoso inicial de C02 é realizado pela combustão de uma carga de matéria contendo carbono. Assim, a energia térmica inicialmente necessária para o inicio das reações de oxidação e de redução é proporcionada por essa combustão. Essa combustão pode vantajosamente ser realizada sob oxigénio, o que otimiza o rendimento térmico da dita combustão e produz um gás de combustão composto essencialmente de C02. O qual C02 é imediatamente incorporado ao fluxo gasoso inicial e realiza assim, uma transferência térmica sem nenhuma perda energética.
Uma vez as reações iniciadas, o processo, segundo a invenção, pode vantajosamente compreender uma recuperação de pelo menos uma parte da dita energia térmica do segundo fluxo gasoso, pelo menos uma parte da dita energia térmica sendo utilizada para o aquecimento do fluxo gasoso inicial.
Por outro lado, segundo uma versão vantajosa, o processo segundo a invenção pode, além disso, compreender uma recuperação de pelo menos uma parte da energia térmica do terceiro fluxo gasoso, pelo menos uma parte da dita energia térmica sendo utilizada para o aquecimento do fluxo gasoso inicial e para o pré- aquecimento das matérias contendo carbonos.
A temperatura de pirólise está compreendida entre 800 e 1.100° C e é preferencialmente de 1.000° C.
Alem disso, o processo segundo a invenção compreende uma alimentação continua de matérias contendo carbonos secas por meio de uma câmara de entrada mecanizada e configurada para impedir a entrada de ar exterior. O terceiro fluxo gasoso obtido pode transitar por essa câmara de entrada a fim de trocar pelo menos uma parte de sua energia térmica com as matérias contendo carbonos, passando através delas em contracorrente. Procedendo assim, a troca térmica se faz: - a montante, em benefício das matérias contendo carbonos que são assim pré- aquecidas reciclando a energia inerente das reações termo-químicas no processo segundo a invenção.
- A jusante, sem prejuízo ao terceiro fluxo gasoso final. Com efeito, Bouduard demonstrou que: se a 1.000° C a reação é total em 2 CO, ao contrário, enquanto 2 CO a 1.000° C trocam sua capacidade térmica (calor) com o seu meio, a reação se inverte em 1 C02 + 1 C até a redução da temperatura ao nível da estabilidade de equilíbrio do carbono, cerca de 450° C, e a esta temperatura a transferência é quase equilibrada 50/50%.
Procedendo assim, o processo segundo a invenção impede essa inversão de reação trocando o calor do CO (a 1.000° C) com as matérias contendo carbonos introduzidas (que são o estoque de carbono "redutor" do processo e que reage como tal ao curso da troca térmica) os quais inibem essa inversão reagindo instantaneamente com o meio e equilibrando a temperatura ao nível de estabilidade do monóxido de carbono (< 450° C).
Alem disso, o processo segundo a invenção pode compreender uma etapa de moagem da carga contendo carbono antes da etapa de pirólise. A moagem da matéria contendo carbono permite favorecer a pirólise e, portanto a reação de redução das moléculas de C02 durante essa pirólise.
O terceiro fluxo gasoso obtido, compreendendo essencialmente moléculas de monóxido de carbono, representa uma fonte de energia importante. O processo segundo a invenção pode compreender uma etapa de geração de energia elétrica ou energia térmica pela combustão de pelo menos uma parte desse terceiro fluxo gasoso.
Segundo um exemplo de realização, a carga de matéria contendo carbono seca pode compreender:
- biomassa vegetal ou animal,
- carvão,
- turfa,
- linhita;
- Resíduos orgânicos ou não,
- pneumáticos usados, ou
- uma mistura qualquer dessas matérias contendo carbonos.
Segundo um outro aspecto da invenção, é proposto um sistema de reciclagem de um fluxo gasoso, dito inicial, compreendendo essencialmente C02, o dito sistema compreendendo:
- meios de aquecimento do dito fluxo gasoso a uma temperatura de pirólise de matéria contendo carbono
- uma primeira zona, dita de pirólise realizando a pirólise de uma carga de matéria contendo carbono pelo dito fluxo gasoso à dita temperatura de pirólise, a dita pirólise realizando uma redução das moléculas de C02 e produzindo um primeiro fluxo gasoso compreendendo essencialmente moléculas de monóxido de carbono (CO)
- uma segunda zona dita de oxidação, realizando uma oxidação das ditas moléculas de monóxido de carbono, a dita oxidação produzindo um segundo fluxo gasoso compreendendo essencialmente moléculas de C02; e
- uma terceira zona dita de redução, realizando a redução das ditas moléculas de C02 do dito segundo fluxo gasoso, a dita redução fornecendo um terceiro fluxo gasoso compreendendo essencialmente moléculas de monóxido de carbono (CO).
Segundo uma versão vantajosa, a segunda zona pode conter óxidos portadores de oxigénio realizando um aporte de elementos de oxigénio para a oxidação das moléculas de monóxido de carbono do primeiro fluxo gasoso, os ditos portadores de oxigénio estando reduzidos após a dita oxidação.
Sempre segundo uma versão vantajosa, a terceira zona pode conter óxidos portadores de oxigénio em estado reduzido realizando a redução das moléculas de C02 do segundo fluxo gasoso.
Segundo uma versão preferida, o sistema segundo a invenção pode conter meios de transporte realizando:
- a transferência da segunda à terceira zona, dos óxidos portadores do oxigénio em estado reduzido obtidos depois da oxidação das moléculas de monóxido de carbono do primeiro fluxo gasoso e,
- a transferência da terceira zona à segunda zona, dos óxidos portadores de oxigénio em estado oxidado obtidos depois da redução das moléculas de C02 do segundo fluxo gasoso.
Esses meios de transporte permitem utilizar e reutilizar os portadores de oxigénio, durante as reações de oxidação das moléculas de monóxido de carbono do primeiro fluxo gasoso e de redução das moléculas de C02 do segundo fluxo gasoso, segundo um ciclo fechado a cada iteração do processo segundo a invenção.
Os meios de aquecimento do fluxo gasoso inicial podem conter pelo menos um trocador térmico realizando:
- uma transferência de energia térmica do segundo fluxo gasoso ao fluxo gasoso inicial, e/ou
- uma transferência de energia térmica do terceiro fluxo gasoso para o fluxo gasoso inicial.
Um tal trocador permite recuperar e valorizar as energias térmicas do segundo e terceiro fluxos gasosos
O sistema segundo a invenção pode alem disso conter meios de moagem da carga contendo carbono antes da pirólise dessa matéria pelo fluxo gasoso inicial para aumentar a reação de desoxidação das moléculas de C02 pelos elementos de carbono da carga contendo carbono.
Por outro lado, o sistema segundo a invenção pode conter meios para colocar o dito sistema em depressão, favorecendo assim a circulação dos diferentes fluxos gasosos da zona de pirólise para a terceira zona.
A invenção realiza uma reciclagem do C02 sobre uma base contendo carbono para obter CO segundo a reação: 1 C02 + 1 C = 2 CO que é uma reação redutora do C02. Essa redução é parcialmente realizável no patamar térmico de 400/500 °C e é completa a 1.000 °C. A esta temperatura todos os C02 trocaram 1/2 02 com um C. Essa redução é endotérmica (283 kj/mol) e é necessário, portanto, lhe fornecer os meios da reação.
A redução de 1C02 por 1C em 2CO é realizada provocando duas reações conjuntas:
- a redução pela troca de ½ 02 (O) em benefício de um C é endotérmica (283 kj/mol),
- a troca do Yz 02 (O) do C02 em benefício de 1C em CO é uma oxidação exotérmica (111 kj/mol).
A endotermia de redução de 1 C02 por 1C em 2CO é de 283 kj/mol - 111 kj/mol = 172 kj por mol de C02.
1 kg de C02 é composto de 22,73 mols (de 44 g/mol), para reduzi-los em CO, portanto é necessária a equivalência em carbono: seja 22,73 mols de C (de 12 g/mol), seja 272,76 g de carbono (C). Esta reação resulta em 45,46 mols de CO (de 28 g/mol) seja 1 ,273 kg de monóxido de carbono (CO).
Nessas condições, o balanço energético da reciclagem do C02 sobre C em dois CO segundo a invenção, é o seguinte: é necessário aproximadamente 1.644 kj para elevar 1 kg de C02 + o equivalente Carbono (272,76 g ou 6/700 g de uma matéria contendo carbono a 50% de carbono) à temperatura de base da reação redutora (400/500° C) è aproximadamente 2.220 kj para atingir a sua temperatura completa (« 1.000° C). Por outro lado, a endotermia da redução de 1 kg de C02 é de : 172 kj x 22,73 mols = 3.909,56 kj. A entalpia total da reciclagem é de 5.554 kj a 6.130 kj/kg de C02.
Como o poder calorífico de 1 ,273 kg de CO é: 283 kj/mol x 45,46 mols = 12.865 kj. Ou seja, um ganho limitado de 7.311 kj a 6.735 kj/kg de C02.
O poder calorífico dos 272,76 g de carbono úteis à redução do C02 é de 22,73 mols x 394 kj/mol = 8.956 kj.
Em conclusão:
- o balanço energético da reciclagem de C02 em CO é consumidor da energia útil ao condicionamento das matérias utilizadas (entalpia da reação 1644/2220 kj). Como será explicado na sequência do processo, esta energia é fornecida na partida, pela oxidação (combustão) de carbono e em seguida pela reciclagem/recuperação dos calores latentes e sensíveis sobre os efluentes das reações.
- O balanço térmico da reciclagem do C02 em CO desenvolve um potencial energético instantâneo, sob forma de combustível gasoso "perfeito" superior a cerca de 4.000 kj/kg C02 à combustão do equivalente energético carbono (combustível sólido) utilizado como redutor. Esse estado permite uma otimização da combustão, do rendimento e da temperatura da combustão assim como do rendimento energético global.
O balanço geral da reciclagem do C02 em CO é significativo:
- transferência térmica otimizada de um combustível sólido a um gás resultante da conversão desse sólido em gás combustível (quase puro) e apresentando as seguintes possibilidades:
- de um melhor rendimento e gestão da combustão do gás em relação a um combustível sólido,
- de um melhor rendimento global da energia utilizada,
- de uma manutenção sensivelmente reduzida sobre os equipamentos térmicos
- Reciclagem de 3,66 kg de C02 por kg de carbono sólido consumido, podendo o C02 ser reciclado muitas vezes depois da combustão da solução gás
A invenção pode ser utilizada para a produção de CO, para a construção de cadeias contendo carbonos para combinações moleculares e para aplicações industriais variadas.
Associado a um sistema de produção de hidrogénio (H2) a invenção, pela produção de CO, permite todas as combinações moleculares de hidrocarbonetos, como por exemplo, o metano (CH4). As composições de hidrocarburantes de sínteses mais complexas são então possíveis de ser realizadas nas refinarias atuais.
A invenção pode igualmente ser utilizada para a conversão da energia/fonte (potencial de energia "térmica" de combustíveis sólidos) transformada em fonte de energia gasosa combustível (CO) para ser convertida em energias novas multiusos: calor, frio, eletricidade, energia motriz.
Os portadores de oxigénio podem conter NiO, FE203, MgO,
CaO, etc.
Outras vantagens e características da invenção aparecerão ao exame da descrição detalhada de um modo de construção não limitativo, e da figura anexa que é uma representação esquemática do principio de uma primeira versão de um sistema de reciclagem de C02 sobre uma base contendo carbono segundo a invenção.
O sistema 100 representado na figura 1 compreende uma primeira zona 102. A primeira zona 102 é a zona onde é realizada a pirólise de matérias contendo carbonos 104 por um fluxo gasoso inicial de C02 106 a alta temperatura (superior a 1.000° C). As matérias contendo carbonos são secas, de preferência , para uma reação homogénea em CO, mas podem ser úmidas se o objetivo for obter a síntese de um composto gasoso diferente. Essa primeira zona 102 contém muitos patamares 108 e é configurada para permitir
- o aumento progressivo da temperatura das matérias contendo carbonos e a manutenção do C02 às temperaturas ótimas de pirólise.
- a reação de desoxidação do C02 pela matéria contendo carbono, e mais particularmente por elementos de carbono.
O fluxo gasoso inicial de C02 106 e as matérias contendo carbonos 104 são introduzidas continuamente nessa primeira zona 102, em contracorrente. O C02 106 é introduzido à temperatura da reação definida a 1.000° C aproximadamente. Com efeito, o fluxo gasoso inicial de C02 106 é previamente aquecido à temperatura de reação pelos meios 101 conhecidos dos especialistas, na fase de partida. Uma vez a reação iniciada, o aquecimento do fluxo gasoso C02 é autónomo graças à reciclagem das energias utilizadas no sistema 100 tal como descrito a seguir
Para realizar a reação de redução do C02 (segundo os equilíbrios do carbono definidos por Boudouard e explicados anteriormente) e otimizar esta reação, o C02 é pré-aquecido a uma temperatura > 1.000° C antes de sua introdução em proporção controlada relativa à proporção de carbono contido nas matérias primas contendo carbonos 104 introduzidas a fim de reagir instantaneamente com o meio, acelerar o aumento da temperatura das matérias contendo carbonos e inibir qualquer inversão da reação. Esse pré-aquecimento externo é interrompido ou reduzido, desde que a fase de partida atinja o nível de autonomia térmica do processo. A proporção de C02 introduzida deve ser igual à proporção de carbono (C) na matéria contendo carbono, ou seja, 1 mol de C02 para um mol de carbono (C).
As matérias contendo carbonos 104 podem ser indiferentemente de biomassa vegetal e/ou animal, de carvão, de turfa, de linhita, de resíduos, de pneus usados, etc. .Elas são de preferência moídas para melhor interação com o C02. São de preferência "secas" para obtenção da reação segundo a invenção. A matéria contendo carbono é introduzida na primeira zona 102 de pirólise por uma câmara 103 (mecanizada por dispositivos conhecidos do especialista) à temperatura de sua estocagem. Nessa câmara 103, a matéria contendo carbono é atravessada em contracorrente pelo fluxo gasoso final 120. Essa interação permite a troca da capacidade térmica residual do fluxo 120 com as matérias contendo carbonos 104, permitindo o pré- aquecimento dela e o resfriamento do fluxo 120. A matéria contendo carbono é em seguida introduzida nas zonas 108 onde ela é submetida em contra corrente ao fluxo gasoso inicial 106 de C02 à temperatura de pirólise de 1.000° C aproximados que eleva a temperatura do conjunto ao nível requerido pela reação de desoxidação (redução) do C02. A pirólise prossegue, patamar por patamar, em função da configuração estabelecida para o sistema. O C02 troca então um O com os carbonos superaquecidos das matérias contendo carbonos 104. A mistura gasosa obtida passa de um patamar 108 a outro transitando por uma zona intermediária, concomitante a todas as zonas do sistema segundo a invenção e dentro do qual os diferentes fluxos gasosos do processo transitam também por intermédio de trocadores distintos. Assim, a mistura gasosa conserva uma temperatura e uma capacidade térmica suficiente para que a reação seja efetiva e eficiente. As moléculas de CO se formam para formar um primeiro fluxo 110 gasoso composto essencialmente de CO a alta temperatura (< 900° C) e para, finalmente, fazer uma passagem definida em zona 109 onde o residual das matérias contendo carbonos iniciais e os C02 residuais são completamente transformados em CO. Esse primeiro fluxo gasoso 110 é aspirado da primeira zona 102 para uma segunda zona 112 já que o sistema 100 está em depressão por meios de extração conhecidos, não representados.
A segunda zona 112 utiliza materiais portadores de oxigénio tais como óxidos metálicos notados MeO na figura 1. Ao contato desses materiais portadores de oxigénio MeO o primeiro fluxo gasoso 110 composto essencialmente de CO a alta temperatura vai se oxidar retirando, nos materiais portadores de oxigénio, o átomo (ou os átomos) de oxigénio faltante para a sua combustão completa. Essa reação exotérmica se produz sem chama e gera 12.865 kj pelos 1 ,273 kg de CO produzidos por kg de matérias contendo carbonos 104 introduzidas na câmara 103 da zona 102 (seja 45,46 mols de CO).
Essa segunda zona 112 pode ser uma caldeira de produção de vapor ou qualquer outro gerador térmico conhecido. No exemplo dado essa segunda zona 112 é um trocador térmico no qual transita o fluxo gasoso inicial de C02 106 e onde ele adquire uma parte de sua capacidade térmica antes da sua introdução na primeira zona 102.
A desoxidação dos materiais portadores de oxigénio MeO é geralmente uma reação endotérmica, e é para compensar essa endotermia que o primeiro fluxo gasoso de CO 110 é elevado a muito alta temperatura durante as reciclagens e trocas térmicas do processo. Por outro lado, os materiais portadores de oxigénio MeO são igualmente pré-aquecidos durante as reciclagens térmicas do processo.
No exemplo dado, os materiais portadores de oxigénio MeO podem compreender uma preparação a base de níquel "Ni" que está em estado de óxido "NiO". Nesse caso a reação completa: redução dos NiO e oxidação do CO é exotérmica:
NiO + CO = Ni + C02 -38,7 kj/mol de CO,
Essa reação gera um segundo fluxo gasoso 114 essencialmente composto de C02. Entretanto, a temperatura nessa segunda zona 112 deve ser mantida igual ou inferior a 1.000° C para preservar a durabilidade dos materiais portadores de oxigénio. É a transferência térmica, da exotermia da reação, contra o fluxo gasoso inicial 106 que atravessa a segunda zona 112 que permite manter a temperatura da segunda zona inferior ou igual a 1.000° C. A transferência térmica é realizada por um trocador térmico 118 comum às duas zonas 112 e 116, ou qualquer outro meio de recuperação térmica, de forma que a transferência de energia, das reações para o fluxo gasoso inicial 106, sé opere gradualmente mantendo a temperatura otimizada das zonas, dos materiais "portadores de oxigénio" e dos fluxos gasosos considerados.
Quando da oxidação completa do CO em C02 na segunda zona 112, a endotermia da redução do C02 inicial (172 kj/mol de C02 durante a pirólise das matérias contendo carbonos) é assim reciclada:
- os materiais "portadores de oxigénio" MeO são desativados (ou reduzidos) em Me e são extraídos por gravidade (e/ou mecanicamente) da segunda zona a uma temperatura compreendida entre 800 e 1.000° C. Esses materiais Me são transferidos por meio de transporte para a terceira zona 116 do sistema 100; e
- o segundo fluxo gasoso 114 composto essencialmente de C02 sai da segunda zona 112 a uma temperatura igual ou inferior a 900° C. Esse segundo fluxo gasoso é introduzido a uma temperatura inferior a 900° C na terceira zona 116 onde será de novo reduzido em CO ao contacto com os materiais portadores de oxigénio desoxidados ou reduzidos Me provenientes da segunda zona 112 e conduzidos à terceira 1 6.
Na terceira zona 116, o segundo fluxo gasoso 114 proveniente da segunda zona 112 vai atravessar os materiais portadores de oxigénio desativados ou reduzidos Me com os quais, os compostos de C02 vão trocar um átomo de oxigénio segundo a reação:
C02 + Me = CO + MeO
Essa reação por sua vez gera:
- um terceiro fluxo gasoso 120 composto essencialmente de CO à temperatura igual ou menor que 800° C ; e
- materiais portadores de oxigénio ativados ou oxidados MeO reutilizáveis na segunda zona 112
No presente exemplo, essa reação se escreve:
C02 + Ni = CO + NiO + 38,7 kj/mol de C02,
A endotermia dessa reação anula a exotermia daquela efetiva na primeira zona. O trocador térmico 118 de transporte do fluxo gasoso inicial 106 ocupa igualmente essa terceira zona 116. O fluxo gasoso inicial 106 de C02 circula nesse trocador térmico 118 da terceira zona à primeira zona, a contra corrente, para adquirir o máximo de capacidade térmica e a temperatura de cerca de 1.000° C úteis ao conjunto das reações descritas.
O terceiro fluxo gasoso 120 é extraído do sistema 100 através da câmara 103 onde vai atravessar a matéria contendo carbono que ali é introduzida continuamente. O encontro e interação do terceiro fluxo gasoso 120 e da matéria contendo carbono 104 em contra corrente pré-aquece a matéria contendo carbono e refrigera o terceiro fluxo gasoso 120 inibindo toda inversão das moléculas de CO em 1 C02 + 1C.
O balanço térmico dessas reações é deficitário. Necessita um aporte térmico correspondente às diversas perdas do sistema (cerca de 10% segundo o exemplo descrito) e à capacidade térmica residual do fluxo 120 (se ele não for utilizado "tal e qual" desde a sua extração do sistema segundo a invenção). Esse complemento térmico pode ser fornecido, a montante, por aporte térmico estritamente controlado, consumindo (em oxi-combustão) CO no equipamento 101 de pré-aquecimento do C02 inicial 106, sendo essas moléculas de CO assim transformadas em C02 que serão por sua vez recicladas no sistema.
O terceiro fluxo gasoso 120 de CO que é extraído da terceira zona 116 é um gás carburante utilizável "tal e qual" em quaisquer instalações térmicas e/ou convertido em eletricidade em um motor e/ou uma turbina a gás. As moléculas de CO compondo esse terceiro fluxo gasoso 120 podem ser utilizadas como moléculas primárias para a combinação de complexos moleculares carbonados de síntese e, em relação com um abastecimento e/ou uma produção de hidrogénio (H2) ,em moléculas hidrocarbonadas.
Em conclusão:
- Na entrada do sistema 100 são introduzidos 1 mol de C02 e 1 mol de carbono (sob a forma de matérias contendo carbonos diversas, podendo ser carvão)
- o C02 serve de termo-portador (transportador da energia "calor sensível") útil à pirólise na primeira zona 102;
- o carbono a um potencial de energia de 394 kj/mol
- Na saída o sistema gera 2 mols de CO tendo um potencial de energia de 283 kj/mol x 2 = 566 kj, ou seja, um ganho energético dos 172 kj úteis à transferência de energia de C a 2 CO por redução do C02 inicial. Essa energia é fornecida na partida da reação por um aporte de energia externa e é recuperada no ciclo de reações do sistema após a fase da partida. Somente um consumo mínimo da reação primária perdura e a compensação das perdas térmicas inerentes aos equipamentos utilizados.
O rendimento global do processo segundo a invenção é assim, superior a 90%. Seja aproximadamente 510 kj, soma da transferência da energia do C e da conversão do C02, de onde o ganho de potencial energético (aos CO produzidos e que o processo seja definido para um uso térmico dos ditos CO) de 116 kj por mol de C02 inicial e uma economia de 116 / 394 kj/mol de C02 = 29.44% de energia suplementar recuperada graças à reciclagem das energias produzidas, seja 29,44% de rejeito de C02 atmosférico (GES) a menos. Seja um mol de dióxido de carbono (C02, GES) reciclado por mol de carbono utilizado para produzir dois mols de CO industrial, sem descarte gasoso na atmosfera.
Bem entendido, a invenção não é limitada aos exemplos descritos acima.

Claims

1/3 Reivindicações
1. Processo de reciclagem de um fluxo gasoso (106), dito inicial, de C02, compreendendo essencialmente moléculas de C02, caracterizado pelo fato que o dito processo compreende as seguintes etapas:
- aquecimento do dito fluxo gasoso de C02 a uma temperatura de pirólise de matéria contendo carbono (104),
- pirólise de uma carga de matéria contendo carbono (104) contendo elementos de carbono pelo dito fluxo gasoso, a dita pirólise realizando uma redução das moléculas de C02 pelos ditos elementos de carbono e produzindo um primeiro fluxo gasoso (110) contendo essencialmente moléculas de monóxido de carbono (CO) a alta temperatura,
- oxidação das ditas moléculas de monóxido de carbono (CO) por elementos de oxigénio (O) a dita oxidação produzindo um segundo fluxo gasoso 114 contendo essencialmente moléculas de C02;
- redução das ditas moléculas de C02 do dito segundo fluxo gasoso (114), a dita redução fornecendo um terceiro fluxo gasoso (120) contendo essencialmente moléculas de monóxido de carbono (CO).
2. Processo segundo a reivindicação 1 , caracterizado pelo fato que os elementos de oxigénio realizando a oxidação das moléculas de monóxido de carbono do primeiro fluxo gasoso (110) são fornecidas por óxidos portadores de oxigénio (MeO), os ditos portadores de oxigénio (MeO) ficando reduzidos depois de dita oxidação.
3. Processo segundo a reivindicação 2, caracterizado pelo fato que a redução das moléculas de C02 do segundo fluxo gasoso (114) é realizada por portadores de oxigénio reduzidos (Me) obtidos após a oxidação das moléculas de monóxido de carbono (CO)
4. Processo segundo qualquer uma das reivindicações 1 a
3, caracterizado pelo fato que ele compreende uma fase de partida durante a qual o aquecimento do fluxo gasoso inicial de C02 é realizado por combustão de uma carga de matéria contendo carbono.
5. Processo segundo qualquer uma das reivindicações 1 a
4, caracterizado pelo fato que ele compreende uma recuperação de pelo menos uma parte da energia térmica do segundo fluxo gasoso (114), pelo menos uma parte da dita energia térmica sendo utilizada para o aquecimento do fluxo gasoso inicial (106)
6. Processo segundo qualquer uma das reivindicações 1 a
5, caracterizado pelo fato que ele compreende uma recuperação de pelo menos uma parte da energia térmica do terceiro fluxo gasoso (120), pelo menos uma parte da dita energia térmica sendo utilizada para o aquecimento do fluxo gasoso inicial (106) e/ou o pré-aquecimento da matéria contendo carbono (104).
7. Processo segundo qualquer uma das reivindicações 1 a 2/3
6, caracterizado pelo fato que a temperatura de pirólise está compreendida entre 800 e 1.100° C.
8. Processo segundo qualquer uma das reivindicações 1 a
7, caracterizado pelo fato que ele compreende uma introdução continua e a contracorrente de matéria contendo carbono (104) e do fluxo gasoso inicial (106) em uma zona de pirólise (102), respeitando uma proporção de um mol de carbono (C) por um mol de dióxido de carbono (C02).
9. Processo segundo qualquer uma das reivindicações 1 a
8, caracterizado pelo fato que ele compreende uma etapa de moagem da carga contendo carbono antes da etapa de pirólise.
10. Processo segundo qualquer uma das reivindicações 1 a
9, caracterizado pelo fato que ele compreende uma geração de energia elétrica ou energia térmica por combustão de ao menos parte do terceiro fluxo gasoso (120).
11. Processo segundo qualquer uma das reivindicações 1 a
10, caracterizado pelo fato que a carga contendo carbono seca compreende:
- biomassa vegetal ou animal
- carvão
- turfa
- linhita
- resíduos
- pneumáticos usados, ou
- uma combinação qualquer dessas matérias contendo carbonos
12. Sistema (100) de reciclagem de um fluxo gasoso (106) dito inicial, contendo essencialmente C02, o dito sistema (100) caracterizado pelo fato que compreende:
- meios de aquecimento (118/101) do dito fluxo gasoso inicial (106) a uma temperatura de pirólise de matéria contendo carbono (104),
- uma primeira zona (102) dita de pirólise, realizando a pirólise de uma carga de matéria contendo carbono (104) pelo dito fluxo gasoso inicial (106) à dita temperatura de pirólise, a dita pirólise realizando uma redução das moléculas de C02 e produzindo um primeiro fluxo gasoso (110) contendo essencialmente moléculas de monóxido de carbono (CO)
- uma segunda zona (112) dita de oxidação, realizando uma oxidação das ditas moléculas de monóxido de carbono, a dita oxidação produzindo um segundo fluxo gasoso (114) contendo essencialmente moléculas de C02; e
- uma terceira zona (116) dita de redução, realizando a redução das ditas moléculas de C02 do dito segundo fluxo gasoso (114), a dita redução fornecendo um terceiro fluxo gasoso (120) contendo essencialmente moléculas de monóxido de carbono (CO). 3/3
13. Sistema segundo a reivindicação 12, caracterizado pelo fato que a segunda zona (112) contem óxidos portadores de oxigénio (MeO) realizando um aporte de elementos de oxigénio para a oxidação das moléculas de monóxido de carbono do primeiro fluxo gasoso (110), os ditos óxidos portadores de oxigénio sendo reduzidos após a dita oxidação.
14. Sistema segundo qualquer uma das reivindicações 12 ou 13, caracterizado pelo fato que a terceira zona (116) contem óxidos portadores de oxigénio em estado reduzido (Me) realizando a redução das moléculas de C02 do segundo fluxo gasoso (114).
15. Sistema segundo as reivindicações 13 e 14 caracterizado pelo fato que contem meios de transporte realizando:
- a transferência, da segunda zona (112) à terceira zona (116), dos óxidos portadores de oxigénio em estado reduzido (Me) obtidos após a oxidação das moléculas de monóxido de carbono (CO) do primeiro fluxo gasoso (110) , e
- a transferência da terceira zona (116) à segunda zona (112) dos óxidos portadores de oxigénio em estado oxidado (MeO) obtidos após a redução das moléculas de C02 do segundo fluxo gasoso (114).
16. Sistema segundo qualquer uma das reivindicações 13 a 15 caracterizado pelo fato que o portador de oxigénio é à base de Níquel.
17. Sistema segundo qualquer uma das reivindicações 12 a
16, caracterizado pelo fato que os meios de aquecimento do fluxo gasoso inicial compreendem pelo menos um trocador térmico (118) realizando:
- uma transferência de energia térmica do segundo fluxo gasoso (114) para o fluxo gasoso inicial (106) e/ou
- uma transferência de energia térmica do terceiro fluxo (120) gasoso para o fluxo gasoso inicial (106).
18. Sistema segundo qualquer uma das reivindicações 12 a
17, caracterizado pelo fato que ele contém meios de moagem da carga contendo carbono.
19. Sistema segundo qualquer uma das reivindicações 12 a 18 caracterizado pelo fato que compreende meios para colocar o dito sistema em depressão
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