ES2805148T3 - Sistema y proceso de gasificación de alimentación seca de dos etapas - Google Patents

Sistema y proceso de gasificación de alimentación seca de dos etapas Download PDF

Info

Publication number
ES2805148T3
ES2805148T3 ES10723431T ES10723431T ES2805148T3 ES 2805148 T3 ES2805148 T3 ES 2805148T3 ES 10723431 T ES10723431 T ES 10723431T ES 10723431 T ES10723431 T ES 10723431T ES 2805148 T3 ES2805148 T3 ES 2805148T3
Authority
ES
Spain
Prior art keywords
product
solid
reactor
stream
gas
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
ES10723431T
Other languages
English (en)
Inventor
Shuncheng Ji
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Lummus Technology LLC
Original Assignee
Lummus Technology Inc
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Lummus Technology Inc filed Critical Lummus Technology Inc
Application granted granted Critical
Publication of ES2805148T3 publication Critical patent/ES2805148T3/es
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23B—METHODS OR APPARATUS FOR COMBUSTION USING ONLY SOLID FUEL
    • F23B5/00—Combustion apparatus with arrangements for burning uncombusted material from primary combustion
    • F23B5/02—Combustion apparatus with arrangements for burning uncombusted material from primary combustion in main combustion chamber
    • F23B5/025—Combustion apparatus with arrangements for burning uncombusted material from primary combustion in main combustion chamber recirculating uncombusted solids to combustion chamber
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10J—PRODUCTION OF PRODUCER GAS, WATER-GAS, SYNTHESIS GAS FROM SOLID CARBONACEOUS MATERIAL, OR MIXTURES CONTAINING THESE GASES; CARBURETTING AIR OR OTHER GASES
    • C10J3/00—Production of combustible gases containing carbon monoxide from solid carbonaceous fuels
    • C10J3/46—Gasification of granular or pulverulent flues in suspension
    • C10J3/54—Gasification of granular or pulverulent fuels by the Winkler technique, i.e. by fluidisation
    • C10J3/56—Apparatus; Plants
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10J—PRODUCTION OF PRODUCER GAS, WATER-GAS, SYNTHESIS GAS FROM SOLID CARBONACEOUS MATERIAL, OR MIXTURES CONTAINING THESE GASES; CARBURETTING AIR OR OTHER GASES
    • C10J1/00—Production of fuel gases by carburetting air or other gases without pyrolysis
    • C10J1/207—Carburetting by pyrolysis of solid carbonaceous material in a fuel bed
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10J—PRODUCTION OF PRODUCER GAS, WATER-GAS, SYNTHESIS GAS FROM SOLID CARBONACEOUS MATERIAL, OR MIXTURES CONTAINING THESE GASES; CARBURETTING AIR OR OTHER GASES
    • C10J3/00—Production of combustible gases containing carbon monoxide from solid carbonaceous fuels
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10J—PRODUCTION OF PRODUCER GAS, WATER-GAS, SYNTHESIS GAS FROM SOLID CARBONACEOUS MATERIAL, OR MIXTURES CONTAINING THESE GASES; CARBURETTING AIR OR OTHER GASES
    • C10J3/00—Production of combustible gases containing carbon monoxide from solid carbonaceous fuels
    • C10J3/46—Gasification of granular or pulverulent flues in suspension
    • C10J3/54—Gasification of granular or pulverulent fuels by the Winkler technique, i.e. by fluidisation
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10J—PRODUCTION OF PRODUCER GAS, WATER-GAS, SYNTHESIS GAS FROM SOLID CARBONACEOUS MATERIAL, OR MIXTURES CONTAINING THESE GASES; CARBURETTING AIR OR OTHER GASES
    • C10J3/00—Production of combustible gases containing carbon monoxide from solid carbonaceous fuels
    • C10J3/72—Other features
    • C10J3/721—Multistage gasification, e.g. plural parallel or serial gasification stages
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10J—PRODUCTION OF PRODUCER GAS, WATER-GAS, SYNTHESIS GAS FROM SOLID CARBONACEOUS MATERIAL, OR MIXTURES CONTAINING THESE GASES; CARBURETTING AIR OR OTHER GASES
    • C10J3/00—Production of combustible gases containing carbon monoxide from solid carbonaceous fuels
    • C10J3/72—Other features
    • C10J3/82—Gas withdrawal means
    • C10J3/84—Gas withdrawal means with means for removing dust or tar from the gas
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10J—PRODUCTION OF PRODUCER GAS, WATER-GAS, SYNTHESIS GAS FROM SOLID CARBONACEOUS MATERIAL, OR MIXTURES CONTAINING THESE GASES; CARBURETTING AIR OR OTHER GASES
    • C10J2300/00—Details of gasification processes
    • C10J2300/09—Details of the feed, e.g. feeding of spent catalyst, inert gas or halogens
    • C10J2300/0913—Carbonaceous raw material
    • C10J2300/093—Coal
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10J—PRODUCTION OF PRODUCER GAS, WATER-GAS, SYNTHESIS GAS FROM SOLID CARBONACEOUS MATERIAL, OR MIXTURES CONTAINING THESE GASES; CARBURETTING AIR OR OTHER GASES
    • C10J2300/00—Details of gasification processes
    • C10J2300/16—Integration of gasification processes with another plant or parts within the plant
    • C10J2300/164—Integration of gasification processes with another plant or parts within the plant with conversion of synthesis gas
    • C10J2300/1643—Conversion of synthesis gas to energy
    • C10J2300/165—Conversion of synthesis gas to energy integrated with a gas turbine or gas motor
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10J—PRODUCTION OF PRODUCER GAS, WATER-GAS, SYNTHESIS GAS FROM SOLID CARBONACEOUS MATERIAL, OR MIXTURES CONTAINING THESE GASES; CARBURETTING AIR OR OTHER GASES
    • C10J2300/00—Details of gasification processes
    • C10J2300/18—Details of the gasification process, e.g. loops, autothermal operation
    • C10J2300/1807—Recycle loops, e.g. gas, solids, heating medium, water
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10J—PRODUCTION OF PRODUCER GAS, WATER-GAS, SYNTHESIS GAS FROM SOLID CARBONACEOUS MATERIAL, OR MIXTURES CONTAINING THESE GASES; CARBURETTING AIR OR OTHER GASES
    • C10J2300/00—Details of gasification processes
    • C10J2300/18—Details of the gasification process, e.g. loops, autothermal operation
    • C10J2300/1861—Heat exchange between at least two process streams
    • C10J2300/1884—Heat exchange between at least two process streams with one stream being synthesis gas
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10J—PRODUCTION OF PRODUCER GAS, WATER-GAS, SYNTHESIS GAS FROM SOLID CARBONACEOUS MATERIAL, OR MIXTURES CONTAINING THESE GASES; CARBURETTING AIR OR OTHER GASES
    • C10J2300/00—Details of gasification processes
    • C10J2300/18—Details of the gasification process, e.g. loops, autothermal operation
    • C10J2300/1861—Heat exchange between at least two process streams
    • C10J2300/1892—Heat exchange between at least two process streams with one stream being water/steam
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E20/00—Combustion technologies with mitigation potential
    • Y02E20/16—Combined cycle power plant [CCPP], or combined cycle gas turbine [CCGT]
    • Y02E20/18—Integrated gasification combined cycle [IGCC], e.g. combined with carbon capture and storage [CCS]
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E50/00—Technologies for the production of fuel of non-fossil origin
    • Y02E50/30—Fuel from waste, e.g. synthetic alcohol or diesel
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P20/00—Technologies relating to chemical industry
    • Y02P20/10—Process efficiency
    • Y02P20/129—Energy recovery, e.g. by cogeneration, H2recovery or pressure recovery turbines
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P20/00—Technologies relating to chemical industry
    • Y02P20/141—Feedstock

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Processing Of Solid Wastes (AREA)
  • Treatment Of Sludge (AREA)
  • Industrial Gases (AREA)

Abstract

Un proceso para gasificar material carbonoso, que comprende las etapas de: (a) proporcionar un reactor (10) de gasificación que comprende una sección (40) superior del reactor y una sección (30) inferior del reactor; (b) introducir una corriente de materia prima carbonosa sólida sustancialmente seca, opcionalmente seleccionada del grupo que consiste en carbón, lignito, coque de petróleo y mezclas de los mismos, en la sección (40) superior del reactor y hacerla reaccionar en su interior con un primer producto de mezcla de la sección (30) inferior del reactor, formando de esta manera un segundo producto de mezcla, en donde el primer producto de mezcla comprende gas de síntesis, y en donde el segundo producto de mezcla comprende un segundo producto sólido y un segundo producto gaseoso; (c) hacer pasar el segundo producto de mezcla a un primer dispositivo (50) de separación, en donde el segundo producto sólido se separa del segundo producto gaseoso; (d) hacer pasar el segundo producto sólido separado a la sección (30) inferior del reactor; (e) hacer pasar la corriente del segundo producto gaseoso que sale del primer dispositivo (50) de separación a través de la unidad (180) de recuperación de calor, reduciendo de esta manera la temperatura de la corriente del segundo producto gaseoso para proporcionar un segundo producto gaseoso enfriado y crear vapor; (f) hacer pasar el vapor producido en la etapa (e) a la sección (30) inferior del reactor; (g) pulverizar una materia prima carbonosa sólida; (h) mezclar la materia prima carbonosa sólida pulverizada con el segundo producto gaseoso enfriado de la etapa (e) mediante una mezcladora (160) sólido-gas para formar una mezcla sólido-gas caliente, en donde la mezcla sólido-gas caliente se mantiene a una temperatura en un intervalo de 148ºC (300ºF) a 537ºC (1000ºF); (i) separar la mezcla sólido-gas caliente en un segundo dispositivo (150) de separación para producir la materia prima carbonosa sólida sustancialmente seca de la etapa (b) y un segundo producto gaseoso separado; (j) hacer pasar el segundo producto gaseoso separado que sale del segundo dispositivo (150) de separación a un dispositivo (110) de filtración de partículas, en donde una corriente de los sólidos residuales, finos y materiales en forma de partículas se elimina y se hace pasar a la sección (40) superior del reactor; (k) combinar una corriente de gas, la corriente del segundo producto sólido separado de la etapa (d) y el vapor producido en la unidad (180) de recuperación de calor de la etapa (e) en la sección (30) inferior del reactor y hacerles reaccionar, desprendiéndose de esta manera calor y formándose el primer producto de mezcla que comprende gas de síntesis de la etapa (b), en donde la corriente de gas comprende un suministro de oxígeno seleccionado del grupo que consiste en gas que contiene oxígeno, vapor y mezclas de los mismos.

Description

DESCRIPCIÓN
Sistema y proceso de gasificación de alimentación seca de dos etapas
Campo de la descripción
La presente invención se refiere a un sistema y un proceso de gasificación para convertir una materia prima generalmente sólida, tal como un material carbonoso, en productos gaseosos deseables tales como gas de síntesis.
Antecedentes
Los procesos de gasificación se usan ampliamente para convertir materias primas sólidas o líquidas, tales como carbón, coque de petróleo y residuos de petróleo, en gas de síntesis (syngas). El gas de síntesis es una materia prima intermedia importante para la producción de productos químicos tales como hidrógeno, metanol, amoniaco, gas natural sintético o aceite de transporte sintético. El gas de síntesis puede usarse también para generar electricidad mediante un proceso conocido como Ciclo Combinado con Gasificación Integrada (IGCC).
La práctica común para los procesos de gasificación es poner en contacto una materia prima con oxígeno, directamente por encima de la temperatura de auto-ignición del combustible. El inconveniente de esta práctica es que una parte del calor de combustión se consume para calentar la materia prima y vaporizar la humedad transportada por la materia prima, siendo el resultado final una reducción en la eficiencia energética del proceso. Una menor eficiencia energética se traduce en un mayor consumo de materia prima y emisiones de gases invernadero. Por tanto, hay una necesidad de desarrollar un sistema de gasificación que supere el inconveniente anterior.
El documento US 4069 024 A describe un sistema de gasificación de carbón de dos etapas en el cual gas de síntesis a alta temperatura producido en un gasificador de flujo descendente que contiene una alta cantidad de calor sensible se hace reaccionar posteriormente en un reactor pirolizador con una carga de material carbonoso y caliza, a una temperatura reducida, para utilizar el calor sensible contenido en el gas y producir simultáneamente un aumento en el contenido de hidrocarburo del mismo.
El documento W02008/138166 A1 describe un sistema de horno de generación de gas de carbón de lecho fluidizado circulante de carbón que comprende los siguientes equipos conectados sucesivamente: un horno de generación de gas de carbón, un separador de alta temperatura, un intercambiador de calor, un separador de baja temperatura y una caldera de calor residual.
Compendio
La presente descripción se refiere a un sistema y un proceso de gasificación de dos etapas de alimentación seca para gasificar materia prima, tal como materiales carbonosos, con una eficiencia energética mejorada junto con un menor consumo de materia prima y emisiones de CO2.
Ciertas realizaciones describen un proceso para gasificar un material carbonoso que comprende las etapas de: (a) proporcionar un reactor de gasificación que comprende una sección superior del reactor y una sección inferior del reactor; (b) introducir una corriente de materia prima carbonosa sólida sustancialmente seca en la sección superior del reactor y hacerla reaccionar en su interior con un primer producto de mezcla de la sección inferior del reactor, formando de esta manera un segundo producto de mezcla, en donde el primer producto de mezcla comprende gas de síntesis y en donde el segundo producto de mezcla comprende un segundo producto sólido y un segundo producto gaseoso; (c) hacer pasar el segundo producto de mezcla a un primer dispositivo de separación, en donde el segundo producto sólido se separa del segundo producto gaseoso; (d) hacer pasar el segundo producto sólido separado a la sección inferior del reactor; (e) hacer pasar la corriente del segundo producto gaseoso que sale del primer dispositivo de separación a través de una unidad de recuperación de calor, reduciendo de esta manera la temperatura de la corriente del segundo producto gaseoso para proporcionar un segundo producto gaseoso enfriado y crear vapor; (f) hacer pasar el vapor producido en la etapa (e) a la sección inferior del reactor; (g) pulverizar una materia prima carbonosa sólida; (h) mezclar la materia prima carbonoso sólida pulverizada con el segundo producto gaseoso enfriado de la etapa (e) mediante una mezcladora sólido-gas para formar una mezcla sólido-gas caliente, en donde dicha mezcla sólido-gas caliente se mantiene a una temperatura en un intervalo de 148°C (300°F) a 537°C (1000°F); (i) separar la mezcla sólido-gas caliente en un segundo dispositivo de separación (150) para producir la materia prima carbonosa sólida sustancialmente seca de la etapa (b) y un segundo producto gaseoso separado; (j) hacer pasar el segundo producto gaseoso separado que sale del segundo dispositivo de separación a un dispositivo de filtración por partículas, en donde una corriente de sólidos residuales, finos y materiales en forma de partícula se elimina y se hace pasar a la sección superior del reactor; y (k) combinar una corriente de gas, la corriente del segundo producto sólido separado de la etapa (d) y el vapor producido en la unidad de recuperación de calor de la etapa (e) a la sección inferior del reactor y hacerlo reaccionar, desprendiéndose de esta manera calor y formándose el primer producto de mezcla que comprende gas de síntesis de la etapa (b), en donde la corriente de gas comprende un suministro de oxígeno seleccionado del grupo que consiste en un gas que contiene oxígeno, vapor y mezclas de los mismos.
La corriente de materia prima carbonosa sólida sustancialmente seca y los sólidos finos y materiales en forma de partículas residuales pueden introducirse en la sección superior del reactor mediante uno o más dispositivos de alimentación. La corriente de gas, el segundo producto sólido que sale del primer dispositivo de separación, y el vapor producido de la unidad de recuperación de calor pueden introducirse en la sección inferior del reactor mediante uno o más dispositivos de dispersión. El material carbonoso se selecciona del grupo que consiste en carbón, lignito, coque de petróleo y mezclas de los mismos. El gas que contiene oxígeno puede seleccionarse de aire, aire enriquecido en oxígeno, oxígeno y mezclas de los mismos. La unidad de recuperación de calor puede seleccionarse del grupo que consiste en una caldera de tipo calor radiante, una caldera de tubo de agua, una caldera de tubo hervidor y combinaciones de las mismas. El primer y segundo dispositivos de separación pueden comprender cada uno un ciclón. La temperatura del segundo producto de mezcla que sale de la sección superior del gasificador puede ser entre aproximadamente 6482C (12002F) y 1371°C (25002F) antes de entrar en el primer dispositivo de separación, aunque preferiblemente es entre 815°C (1500°F) y 1093°C (2000°F). La mezcla sólido-gas caliente se mantiene preferiblemente a una temperatura en el intervalo de 260°C (500°F) a 426°C (800°F).
Ciertas realizaciones se refieren a un sistema para gasificar un material carbonoso que incluye: (a) una sección superior del reactor para hacer reaccionar una materia prima carbonosa sólida sustancialmente seca, una corriente de sólidos residuales reciclados, finos y materiales en forma de partículas, y un primer producto de mezcla desde una sección inferior del reactor para producir un segundo producto de mezcla, en donde el primer producto de mezcla comprende gas de síntesis, y el segundo producto de mezcla comprende una corriente del segundo producto sólido y una corriente del segundo producto gaseoso; (b) un primer dispositivo de separación para separar la corriente del segundo producto sólido de la corriente del segundo producto gaseoso, en donde la corriente del segundo producto sólido se introduce en la sección inferior del reactor; (c) una unidad de recuperación de calor para enfriar la temperatura de la corriente del segundo producto gaseoso para proporcionar un segundo producto gaseoso enfriado y producir vapor, en donde dicho vapor se hace pasar a la sección inferior del reactor; (d) una mezcladora sólido-gas (160) para mezclar una materia prima carbonosa sólida pulverizada con el segundo producto gaseoso enfriado de la parte (c) para formar una mezcla sólido-gas caliente, en donde la mezcladora (160) sólido-gas está configurada para mantener la mezcla sólido-gas caliente a una temperatura en el intervalo de 148°C (300°F) a 537°C (1000°F); (e) un segundo dispositivo de separación (150) para separar la mezcla sólido-gas caliente para producir la materia prima carbonosa sólida sustancialmente seca de la parte (a) y un segundo producto gaseoso separado; (f) un dispositivo de filtración de partículas para separar los sólidos residuales, finos y materiales en forma de partículas de la corriente del segundo producto gaseoso separado que sale del segundo dispositivo de separación, en donde los sólidos residuales separados, finos y materiales en forma de partículas se hacen pasar a la sección superior del reactor; (g) una sección inferior del reactor para hacer reaccionar una mezcla que comprende el segundo producto sólido separado que sale del primer dispositivo de separación, el vapor producido en la unidad de recuperación de calor y una corriente de gas, en donde dicha reacción produce calor y el primer producto de mezcla, en donde dicha corriente de gas comprende un suministro de oxígeno seleccionado del grupo que consiste en un gas que contiene oxígeno, vapor y mezclas de los mismos, y en donde el calor producido se recupera convirtiendo la corriente de materia prima sólida en el segundo producto de mezcla en la sección superior del reactor.
En ciertas realizaciones del sistema, la corriente del segundo producto sólido que sale del primer dispositivo de separación, el vapor que sale de la unidad de recuperación de calor y la corriente de gas de la parte (k) puede hacerse pasar a la sección inferior del reactor mediante uno o más dispositivos de dispersión. La materia prima carbonosa puede seleccionarse de carbón, lignito, coque de petróleo o mezclas de los mismos. El gas que contiene oxígeno puede ser aire, aire enriquecido en oxígeno, oxígeno o mezclas de los mismos. La unidad de recuperación de calor puede ser una caldera de tipo calor radiante, una caldera de tubo de agua, una caldera de tubo hervidor o combinaciones de las mismas. La temperatura del segundo producto de mezcla antes de entrar en el primer dispositivo de separación es entre 648°C (1200°F) y 1371°C (2500°F), aunque preferiblemente es entre 815°C (Í5002F) y 1093°C (2000°F). La mezcla sólido-gas caliente se mantiene preferiblemente a una temperatura entre 260°C (500°F) y 426°C (800°F).
Breve descripción de los dibujos
Para una descripción más detallada de las realizaciones, se hace referencia ahora a los dibujos adjuntos, en donde:
La FIG. 1 es una representación esquemática de un sistema útil en y un diagrama de flujo de proceso gráfico para un ejemplo, que no es parte de la presente invención.
La FIG. 2 es una representación esquemática de un sistema útil en y un diagrama de flujo de proceso gráfico para una realización alternativa de la presente invención.
Descripción detallada
La siguiente descripción detallada hace referencia a los dibujos adjuntos que ilustran ejemplos específicos que no están de acuerdo con la invención y realizaciones en las que la invención puede realizarse de forma práctica. Las realizaciones pretenden describir aspectos de la invención en detalle suficiente para posibilitar a los expertos en la materia la realización práctica de la invención. Sin embargo, pueden utilizarse otras realizaciones y pueden hacerse cambios sin alejarse del alcance de la presente invención. Por tanto, el alcance de la presente invención no está limitado solo a las realizaciones específicas descritas en la presente memoria sino más bien, el alcance está definido únicamente por las reivindicaciones adjuntas.
Haciendo referencia al ejemplo de la FIG. 1 y la realización mostrada en la FIG. 2, diversas realizaciones de la presente invención proporcionan un reactor de gasificación, indicado en forma general por el número de referencia 10, que tiene una sección 30 inferior del reactor y una sección 40 superior del reactor. La primera etapa del proceso de gasificación tiene lugar en la sección 30 inferior del reactor y la segunda etapa del proceso de gasificación tiene lugar en la sección 40 superior del reactor. La sección 30 inferior del reactor define la zona de reacción de la primera etapa y se denominará alternativamente como zona de reacción de la primera etapa. La sección 40 superior del reactor define la zona de reacción de la segunda etapa, y se denominará alternativamente como zona de reacción de la segunda etapa.
Según el ejemplo representado en la FIG. 1 y la realización mostrada en la FIG. 2, una materia sólida se pulveriza (por métodos que se conocen en la técnica, pero que están fuera del alcance de esta descripción) antes de entrar en un sistema 100 de alimentación tal como, pero sin que ello pretenda ser limitante, un sistema de tolva de carbón. La corriente sólida pulverizada que comprende material carbonoso en forma de partículas del sistema 100 de alimentación se inyecta en la sección 40 superior del reactor 10 de gasificación a través de los dispositivos 80 y/o 80a de alimentación, o dispositivos de alimentación adicionales (no mostrados). El material carbonoso entra en contacto entonces con el gas de síntesis caliente que sube desde la sección 30 inferior del reactor 10 de gasificación. El material carbonoso se seca y una parte de este se gasifica mediante reacciones de pirólisis tales como la reacción de vapor de carbón (C H2O^ CO H2). Las reacciones de pirólisis son endotérmicas, por tanto, la temperatura de la mezcla de material carbonoso y gas de síntesis disminuye a medida que la mezcla se desplaza hacia arriba a través de la sección 40 superior. En el momento en el que el segundo producto de mezcla que comprende materiales en forma de partículas sólidos sin reaccionar (por ejemplo residuo de carbón) y una corriente del segundo producto gaseoso (por ejemplo gas de síntesis) dejan la parte superior de la sección 40 superior del gasificador 10, la temperatura del segundo producto de mezcla cae al intervalo entre 648°C (1200°F) y 1371°C (2500°F), aunque preferiblemente en el intervalo entre 8152C (1500°F) y 1093°C (2000°F).
Además según el ejemplo mostrado en la FIG. 1 y la realización mostrada en la FIG. 2, el segundo producto de mezcla, que comprende materiales en forma de partículas sólidos sin reaccionar y una corriente del segundo producto gaseoso, sale de la sección 40 superior del reactor y se envía a un primer dispositivo 50 de separación. El primer dispositivo 50 de separación divide el segundo producto de mezcla en una corriente del segundo producto sólido y una corriente del segundo producto gaseoso, dejando solo una pequeña fracción de sólidos finos residuales en la corriente del segundo producto gaseoso. La corriente del segundo producto sólido cae por la fuerza gravitacional, y sale del primer dispositivo 50 de separación a través de una salida 70. La corriente del segundo producto sólido se recicla entonces de vuelta a la sección 30 inferior del reactor del gasificador 10 a través de los dispositivos 60 y/o 60a de dispersión. Estos dispositivos mezclan los sólidos reciclados con un oxidante gaseoso durante la adición de los sólidos y el oxidante a la primera etapa del reactor. La construcción de tales dispositivos de dispersión la entienden comúnmente los expertos habituales en la materia.
Además, según el ejemplo mostrado en la FIG. 1 y la realización mostrada en la FIG. 2, la corriente del segundo producto sólido (que incluye principalmente residuo de carbón) reacciona con oxígeno en presencia de vapor súper calentado en la sección 30 inferior (o zona de reacción de la primera etapa) del gasificador 10. Las reacciones principales en la primera etapa son C O2 ^ V2 CO2 y 1A O2 ^ CO. Estas reacciones exotérmicas elevan la temperatura del gas en la primera etapa a entre 1093°C (2000°F) y 1926°C (3500°F). El gas de síntesis caliente producido en la sección 30 inferior del reactor fluye hacia arriba hacia la sección 40 superior del reactor donde entra en contacto con la materia prima carbonosa. Las partículas de materia prima se secan y calientan a una temperatura elevada mediante el gas de síntesis caliente, después las partículas secas reaccionan con vapor para generar CO e hidrógeno. Las reacciones principales en la segunda etapa son la reacción carbono-vapor y C H2O ^ CO H2 y la reacción agua-gas CO H2O ^ CO2 + H2. La reacción carbono-vapor forma CO y H2, aumentando de esta manera el rendimiento de estos gases utilizables.
Haciendo referencia de nuevo al ejemplo mostrado en la FIG. 1 y la realización mostrada en la FIG. 2, la temperatura de la primera etapa es mayor que el punto de fusión de ceniza. En consecuencia, las partículas de ceniza arrastradas se aglomeran y convierten en una escoria fundida viscosa que fluye hacia abajo por los laterales del gasificador para salir del reactor a través del agujero para colada 20 y entrar en la cámara de inactivación. La escoria se inactiva con agua y finalmente se recoge como un producto de escoria sólido. Típicamente, el vapor añadido a la sección 30 inferior del reactor se genera en la unidad 180 de recuperación de calor. Se alimenta agua 170 en la unidad 180 de recuperación de calor, y se caliente mediante el gas de síntesis caliente que sale de la sección 40 superior del gasificador 10. El vapor producido se dirige entonces a la sección 30 inferior del gasificador 10 a través de los dispositivos 60 y/o 60a de dispersión.
Haciendo referencia adicional a la FIG. 1, la corriente del segundo producto gaseoso que sale del primer dispositivo 50 de separación comprende hidrógeno, monóxido de carbono, una pequeña cantidad de metano, sulfuro de hidrógeno, amoniaco, nitrógeno, dióxido de carbono y una pequeña fracción de sólidos finos residuales. Después de hacerlo pasar a través de la unidad 180 de recuperación de calor, el gas de síntesis enfriado se introduce posteriormente en un dispositivo 110 de filtración de partículas, mediante el cual los sólidos finos y materiales en forma de partículas residuales se eliminan y reciclan de vuelta a la sección 30 inferior del gasificador 10.
En la realización representada en la FIG. 2, la materia prima sólida se pulveriza antes de que entre en el sistema 100 de alimentación de tal manera, pero sin que ello pretenda ser limitante, un sistema de tolva de carbón. La corriente de sólido pulverizado que comprende material carbonoso en forma de partículas del sistema de alimentación se envía a una mezcladora 160 sólido-gas donde entra en contacto con el gas de síntesis templado que sale de la unidad 180 de recuperación de calor. La función de la mezcladora 160 es proporcionar un tiempo de residencia suficiente para reducir el contenido de humedad de la materia prima, produciendo de esta manera una materia prima sustancialmente seca. La temperatura del gas de síntesis templado de la unidad 180 de recuperación de calor se mantiene en un intervalo entre aproximadamente 148°C (3002F) y 537°C (10002F), aunque preferiblemente en un intervalo entre aproximadamente 260°C (500°F) y 426°C (800°F) para evitar la formación de alquitranes en la mezcladora 160. La formación de alquitrán no es deseable puesto que contamina el gas de síntesis y hace que el tratamiento aguas abajo del gas y el agua residual sean más caros.
Haciendo referencia adicional a la FIG. 2, la mezcla sólido-gas caliente que sale de la mezcladora 160 se hace pasar a través de un segundo dispositivo 150 de separación, que divide la mezcla sólido-gas caliente en una corriente del segundo producto sólido y una corriente del segundo producto gaseoso, dejando solo una pequeña fracción de sólidos finos residuales en la corriente de gas. En ciertas realizaciones, el primer dispositivo de separación puede comprender un ciclón u otro método disponible en el mercado para separar partículas de una corriente de gas. La corriente del segundo producto sólido que sale del segundo dispositivo 150 de separación se recicla de vuelta a la sección 40 superior del reactor del gasificador 10 a través de los dispositivos 80 y/u 80a de dispersión, o dispositivos de alimentación adicionales (no mostrados). La corriente del segundo producto gaseoso que sale del segundo dispositivo 150 de separación se introduce después en un dispositivo 110 de filtración de partículas, en el cual los finos y materiales en forma de partículas sólidos residuales se eliminan y reciclan de vuelta a la sección 40 superior del gasificador 10 a través de los dispositivos 80 y/u 80a de alimentación (o dispositivos de alimentación adicionales) como materia prima para la reacción de la segunda etapa. El producto gaseoso que sale del dispositivo 110 de filtración comprende un gas de síntesis en bruto que está en gran medida exento de materiales en forma de partículas. Este gas de síntesis en bruto puede limpiarse adicionalmente usando procesos que están fuera del alcance de esta descripción.
Haciendo referencia adicional a la FIG. 2, tanto el segundo producto sólido que sale del segundo dispositivo 150 de separación como los finos y materiales en forma de partículas sólidos residuales que salen del dispositivo 110 de filtración de partículas entran en contacto entonces con el gas de síntesis caliente que sube desde la sección 30 inferior del gasificador 10. El material carbonoso se desvolatiliza y una parte de los sólidos se gasifica mediante reacciones de pirólisis en las cuales se producen H2 y CO. Los sólidos sin reaccionar son esencialmente residuos de carbón y ceniza. Las reacciones de pirólisis que predominan en la sección 40 superior del gasificador 10 son altamente endotérmicas. De esta manera, la temperatura de la mezcla de material carbonoso y de gas de síntesis disminuye a medida que se desplaza hacia arriba a través de la sección 40 superior. En el momento en el que el segundo producto de mezcla, que comprende la corriente del segundo producto sólido (por ejemplo residuo de carbón) y la corriente del segundo producto gaseoso (por ejemplo gas de síntesis) dejan la parte superior de la sección 40 superior del gasificador 10, la temperatura del segundo producto de mezcla está en el intervalo entre 648°C (1200°F) y 1371°C (2500°F), aunque preferiblemente en el intervalo entre 815°C (1500°F) y 1093°C (2000°F).
Haciendo referencia adicional a la FIG. 2, el segundo producto de mezcla que comprende la corriente del segundo producto sólido y la corriente del segundo producto gaseoso que sale de la sección 40 superior del reactor se envía a un primer dispositivo 50 de separación, que separa la mezcla en una corriente del segundo producto sólido y una corriente del segundo producto gaseoso, dejando solo una pequeña fracción de sólidos finos residuales en la corriente del segundo producto gaseoso. La corriente del segundo producto sólido que sale del dispositivo 50 de separación se recicla de vuelta a la sección 30 inferior del reactor del gasificador 10 a través de los dispositivos 60 y/o 60a de dispersión, como materia prima para la reacción de la primera etapa.
Además según la realización mostrada en la FIG. 2, la corriente del segundo producto sólido (que principalmente incluye residuos de carbón) reacciona con oxígeno en presencia de vapor súper calentado en la primera etapa en la sección 30 inferior del gasificador 10. Las reacciones principales que ocurren en la primera etapa incluyen C O2 ^ CO2 y C 1/2 + O2 ^ CO que son ambas altamente exotérmicas. Como resultado, la temperatura dentro de la primera etapa se mantiene en un intervalo entre 1093°C (2000°F) y 1926°C (3500°F). El calor producido por la zona 30 de reacción de la primera etapa y llevado hacia arriba por la corriente de gas se usa para las reacciones de pirólisis en la segunda etapa que predominan en la sección 40 superior del reactor que no ha experimentado combustión, incluyendo vaporización de la humedad llevada por la alimentación, la reacción carbono-vapor y la reacción agua-gas entre el CO y H2O.
Haciendo referencia de nuevo a la realización mostrada en la FIG. 2, la temperatura de la primera etapa es mayor que el punto de fusión de ceniza. En consecuencia, las partículas de ceniza arrastradas se aglomeran y convierten en una escoria fundida viscosa que fluye hacia abajo por los laterales del gasificador para salir por el reactor a través del agujero para colada 20 y entrar en la cámara de inactivación. La escoria se inactiva con agua y finalmente se recoge como producto de escoria sólido. El vapor añadido a la sección 30 inferior del reactor puede generarse desde una unidad 180 de recuperación de calor usando el calor del gas de síntesis caliente que sale de la segunda etapa (sección superior) del gasificador 10.
Haciendo referencia adicional a la FIG. 2, la corriente del segundo producto gaseoso que sale del primer dispositivo 50 de separación comprende hidrógeno, monóxido de carbono, una pequeña cantidad de metano, sulfuro de hidrógeno, amoniaco, nitrógeno, dióxido de carbono y una pequeña fracción de sólidos finos residuales. Después de pasar a través de la unidad 180 de recuperación de calor, el gas de síntesis templado se envía a una mezcladora 160 donde entra en contacto con la materia prima sólida pulverizada, formando así una mezcla sólido-gas caliente que sirve para secar la materia prima. La temperatura de la mezcla sólido-gas caliente en la mezcladora 160 se mantiene en un intervalo entre aproximadamente 148°C (3002F) y 537°C (10002F), aunque preferiblemente entre aproximadamente 260°C (500°F) y 426°C (800°F) para minimizar la formación de alquitrán. La mezcla sólido-gas caliente que sale de la mezcladora 160 se introduce a continuación en un dispositivo 110 de filtración de partículas, mediante el cual los sólidos finos residuales y materiales en forma de partícula se eliminan y reciclan de vuelta a la sección 40 superior del gasificador 10 como se ha descrito anteriormente.
En ciertas realizaciones como se muestra en la FIG. 2, y como se ilustra en el ejemplo de la FIG. 1, el residuo de carbón reciclado, una corriente de un gas que contiene oxígeno y vapor entran en la sección 30 inferior del reactor 10 de gasificación a través de los dispositivos 60 y/o 60a de dispersión, que están localizados en cualquier extremo de las partes que se extienden horizontalmente de la sección 30 inferior. Pueden usarse más de dos dispositivos de dispersión, por ejemplo, cuatro, separados en 90 grados. Los conjuntos de dispositivos de dispersión pueden estar también a diferentes niveles y no necesitan estar en el mismo plano.
Haciendo referencia de nuevo al ejemplo representado en la FIG. 1 y la realización representada en la FIG. 2, la sección 40 superior del reactor que no ha experimentado combustión conecta directamente con la parte superior de la sección 30 inferior del reactor que sí ha experimentado combustión, de modo que los productos de reacción calientes se transportan directamente desde la sección inferior del reactor a la sección 40 superior del reactor. Esto minimiza las pérdidas de calor en los productos de reacción gaseosos y sólidos atrapados, aumentando de esta manera la eficiencia del proceso.
Haciendo referencia adicionalmente al ejemplo representado en la FIG. 1 y la realización representada en la FIG. 2, los dispositivos 60 y/o 60a de dispersión proporcionan una alimentación atomizada de los sólidos en forma de partículas tales como carbón residual. Los dispositivos de dispersión pueden ser del tipo que tiene un tubo central para los sólidos y un espacio anular que rodea al tubo central que contiene el gas de atomización que se abre a una zona de mezclado común interna o externamente. Además, el dispositivo 80 y/u 80a de alimentación de la sección 40 superior del reactor que no ha experimentado combustión puede ser similar también a los dispositivos de dispersión descritos anteriormente en la presente memoria. Los dispositivos 60 y/o 60a de dispersión, o los dispositivos 80 y/u 80a de alimentación pueden ser como conocen convencionalmente los expertos en la materia.
Los materiales usados para construir el reactor 10 de gasificación no son críticos. Preferiblemente, aunque no necesariamente, las paredes del reactor son de acero y están revestidas con una fibra aislante colable o cerámica o ladrillo refractario, tal como un ladrillo que contiene alto contenido de cromo en la sección 30 inferior del reactor y un medio denso, tal como el usado en aplicaciones de altos hornos y sin escoria en la sección 40 superior del reactor, para reducir la pérdida de calor y proteger la vasija de la escoria fundida corrosiva y a alta temperatura, así como también proporcionar un mejor control de temperatura, todo lo cual está disponible en el mercado de varias fuentes. El uso de este tipo de sistema proporciona los altos valores de recuperación de calor de los sólidos carbonosos usados en el proceso. Opcional y alternativamente, las paredes pueden estar no revestidas, proporcionando un sistema de "pared fría" para la sección 30 inferior del reactor que sí ha experimentado combustión y, opcionalmente, la sección 40 superior del reactor que no ha experimentado combustión. El término "pared fría", como se usa en la presente memoria, significa que las paredes están enfriadas mediante una camisa de enfriamiento con un medio de enfriamiento, como se conoce convencionalmente en la técnica para los sistemas de gasificación de carbón de la técnica anterior. En tal sistema, la escoria se congela en la pared interior enfriada y, de esta manera, protege las paredes de metal de la camisa de enfriamiento frente a la degradación por calor.
Las condiciones físicas de la reacción en la primera etapa del proceso en la sección 30 inferior del reactor se controlan y mantienen para asegurar una gasificación rápida del residuo de carbón a temperaturas por encima del punto de fusión de la ceniza para producir una escoria fundida desde la ceniza fundida que tiene una viscosidad no mayor que aproximadamente 25 Pa.s (250 poises). Esta escoria drena desde el reactor a través del agujero para colada 20, y se procesa adicionalmente en unidades fuera del alcance de este documento.
Las condiciones físicas de la reacción en la segunda etapa del proceso de gasificación en la sección 40 superior del reactor se controlan para asegurar una gasificación rápida y calentamiento del carbón por encima de su intervalo de plasticidad. La temperatura de la sección 30 inferior del reactor se mantiene en un intervalo entre 815°C (1500°F) y 1926°C (3500°F), preferiblemente en un intervalo entre 1093°C (2000°F) y 1760°C (3200°F) y, lo más preferiblemente, en un intervalo entre 1204°C (2200°F) y 1648°C (3000°F). Las presiones dentro tanto de la sección 40 superior del reactor como de la sección 30 inferior del gasificador 10 se mantienen a presión atmosférica o mayor.
Como se usa en la presente memoria, la expresión "gas que contiene oxígeno" que se alimenta a la sección 30 inferior del reactor se define como cualquier gas que contenga al menos 20 por ciento de oxígeno. Los gases que contienen oxígeno preferidos incluyen oxígeno, aire y aire enriquecido en oxígeno.
Puede utilizarse cualquier material carbonoso en forma de partículas como materia prima para las realizaciones descritas en la presente memoria. Preferiblemente, sin embargo, el material carbonoso en forma de partículas es carbón que incluye, sin que ello pretenda ser limitante, lignito, carbón bituminoso, carbón sub-bitumoso y cualquier combinación de los mismos. Los materiales carbonosos adicionales son coque derivado de carbón, residuos de carbón, residuo de licuefacción de carbón, carbono en forma de partículas, coque de petróleo, sólidos carbonosos derivados de esquisto, arenas de alquitrán, brea, biomasa, lodos de depuradora concentrados, basuras, cauchos y mezclas de los mismos. Los materiales ejemplificados anteriormente pueden estar en forma de sólidos triturados.
Cuando la materia prima es carbón o coque de petróleo, esta puede pulverizarse antes de la adición a la sección superior del reactor. En general, puede usarse cualquier material carbonoso finamente dividido, y puede emplearse cualquiera de los métodos conocidos de reducción del tamaño de partícula de los sólidos en forma de partículas. Los ejemplos de tales métodos incluyen el uso de molinos de bolas, de paletas y de martillos. Aunque el tamaño de partícula no es crítico, se prefieren partículas de carbono finamente divididas, siendo típico el carbón pulverizado usado como combustible en las centrales eléctricas alimentadas con carbón. Tal carbón tiene una distribución de tamaño de partícula tal que el 90% (en peso) del carbón pasa a través de un tamiz de malla 200. Puede usarse también un tamaño de partícula promedio más grueso que malla 100 para materiales más reactivos, siempre que pueda prepararse una suspensión estable y que no sedimente.
Como se usa en la presente memoria, la expresión "residuo de carbón" se refiere a carbón que no ha experimentado combustión y partículas de cenizas que permanecen atrapadas dentro del sistema de gasificación después de la producción de diversos productos.
Como se usa en la presente memoria, la expresión "sustancialmente seco" significa que carece de un contenido de humedad significativo, pero no es necesariamente sinónimo de sequedad absoluta.
Ejemplo
La Tabla 1 demuestra el rendimiento del proceso y el sistema de alimentación seca de dos etapas descritos en la presente memoria. Se realizó una simulación por ordenador del proceso como se describe en la presente memoria, basándose en carbón de Illinois 6, con la presión del gasificador ajustada a 3,60 MPa (523 psia), y ajustando la temperatura del gas que sale de la segunda etapa del gasificador a 1032°C (18902F). Con los parámetros de proceso enumerados en la Tabla 1, la eficiencia de gas frío calculada para el proceso era de 84,6%. Esta eficiencia de gas frío calculada es un 10% mayor que la conseguida con la actual proceso de gasificación de alimentación en suspensión E-Gas™ (Conoco Phillips Co.), mientras que se calcula que el consumo de oxígeno se reduce en un 15% frente al proceso E-Gas™.
TABLA 1
Figure imgf000007_0001
No se pretende que el alcance de protección buscado quede limitado por la descripción o los ejemplos expuestos anteriormente, sino únicamente por las reivindicaciones que siguen.

Claims (12)

REIVINDICACIONES
1. Un proceso para gasificar material carbonoso, que comprende las etapas de:
(a) proporcionar un reactor (10) de gasificación que comprende una sección (40) superior del reactor y una sección (30) inferior del reactor;
(b) introducir una corriente de materia prima carbonosa sólida sustancialmente seca, opcionalmente seleccionada del grupo que consiste en carbón, lignito, coque de petróleo y mezclas de los mismos, en la sección (40) superior del reactor y hacerla reaccionar en su interior con un primer producto de mezcla de la sección (30) inferior del reactor, formando de esta manera un segundo producto de mezcla,
en donde el primer producto de mezcla comprende gas de síntesis, y
en donde el segundo producto de mezcla comprende un segundo producto sólido y un segundo producto gaseoso;
(c) hacer pasar el segundo producto de mezcla a un primer dispositivo (50) de separación, en donde el segundo producto sólido se separa del segundo producto gaseoso;
(d) hacer pasar el segundo producto sólido separado a la sección (30) inferior del reactor;
(e) hacer pasar la corriente del segundo producto gaseoso que sale del primer dispositivo (50) de separación a través de la unidad (180) de recuperación de calor, reduciendo de esta manera la temperatura de la corriente del segundo producto gaseoso para proporcionar un segundo producto gaseoso enfriado y crear vapor; (f) hacer pasar el vapor producido en la etapa (e) a la sección (30) inferior del reactor;
(g) pulverizar una materia prima carbonosa sólida;
(h) mezclar la materia prima carbonosa sólida pulverizada con el segundo producto gaseoso enfriado de la etapa (e) mediante una mezcladora (160) sólido-gas para formar una mezcla sólido-gas caliente, en donde la mezcla sólido-gas caliente se mantiene a una temperatura en un intervalo de 148°C (300°F) a 537°C (1000°F);
(i) separar la mezcla sólido-gas caliente en un segundo dispositivo (150) de separación para producir la materia prima carbonosa sólida sustancialmente seca de la etapa (b) y un segundo producto gaseoso separado; (j) hacer pasar el segundo producto gaseoso separado que sale del segundo dispositivo (150) de separación a un dispositivo (110) de filtración de partículas,
en donde una corriente de los sólidos residuales, finos y materiales en forma de partículas se elimina y se hace pasar a la sección (40) superior del reactor;
(k) combinar una corriente de gas, la corriente del segundo producto sólido separado de la etapa (d) y el vapor producido en la unidad (180) de recuperación de calor de la etapa (e) en la sección (30) inferior del reactor y hacerles reaccionar, desprendiéndose de esta manera calor y formándose el primer producto de mezcla que comprende gas de síntesis de la etapa (b),
en donde la corriente de gas comprende un suministro de oxígeno seleccionado del grupo que consiste en gas que contiene oxígeno, vapor y mezclas de los mismos.
2. El proceso de la reivindicación 1, en donde dicha corriente de materia prima carbonosa sólida sustancialmente seca y dichos sólidos residuales, finos y materiales en forma de partículas se hacen pasar a dicha sección (40) superior del reactor mediante uno o más dispositivos (80, 80a) de alimentación.
3. El proceso de la reivindicación 1, en donde la corriente de gas de la parte (k), el segundo producto sólido que sale del primer dispositivo (50) de separación y el vapor producido dentro de la unidad (180) de recuperación de calor se hacen pasar a la sección (30) inferior del reactor mediante uno o más dispositivos (60, 60a) de dispersión.
4. El proceso de la reivindicación 1,
en donde el gas que contiene oxígeno se selecciona del grupo que consiste en aire, aire enriquecido en oxígeno, oxígeno y mezclas de los mismos,
en donde la unidad (180) de recuperación de calor se selecciona del grupo que consiste en una caldera de tipo calor radiante, una caldera de tubo agua, una caldera de tubo hervidor y combinaciones de las mismas.
5. El proceso de la reivindicación 1, en donde la temperatura del segundo producto de mezcla antes de entrar en dicho primer dispositivo de separación es entre 648°C (1200°F) y 1371°C (2500°F), opcionalmente entre 816°C (1500°F) y 1093°C (2000°F).
6. El proceso de la reivindicación 1, en donde la mezcla sólido-gas caliente se mantiene a una temperatura en un intervalo de 260°C (500°F) a 426°C (800°F).
7. El proceso de la reivindicación 1, en donde cada uno del primer y segundo dispositivos (50, 150) de separación comprende un ciclón.
8. Un sistema para la gasificación de un material carbonoso, que comprende:
(a) una sección (40) superior del reactor para hacer reaccionar:
i) una materia prima carbonosa sólida sustancialmente seca, opcionalmente seleccionada del grupo que consiste en carbón, lignito, coque de petróleo y mezclas de los mismos,
ii) sólidos residuales reciclados, finos y materiales en forma de partículas, y
iii) un primer producto de mezcla de una sección (30) inferior del reactor para producir un segundo producto de mezcla,
en donde el primer producto de mezcla comprende gas de síntesis y el segundo producto de mezcla comprende una corriente del segundo producto de mezcla y una corriente del segundo producto gaseoso;
(b) un primer dispositivo (50) de separación para separar la corriente del segundo producto sólido de la corriente del segundo producto gaseoso,
en donde el segundo producto sólido se introduce en la sección (30) inferior del reactor;
(c) una unidad (180) de recuperación de calor para enfriar la temperatura de la corriente del segundo producto gaseoso para proporcionar un segundo producto gaseoso enfriado y producir vapor,
en donde dicho vapor se hace pasar a dicha sección inferior del reactor;
(d) una mezcladora (160) sólido-gas para mezclar una materia prima carbonosa sólida pulverizada con el segundo producto gaseoso enfriado de la parte (c) para formar una mezcla sólido-gas caliente, en donde la mezcladora (160) sólido-gas está configurada para mantener la mezcla sólido-gas caliente a una temperatura en un intervalo de 148°C (300°F) a 537°C (1000°F);
(e) un segundo dispositivo (150) de separación para separar la mezcla sólido-gas caliente para producir la materia prima carbonosa sólida sustancialmente seca de la parte (a) y un segundo producto gaseoso separado; (f) un dispositivo (110) de filtración de partículas para separar los sólidos residuales, los finos y los materiales en forma de partículas de la corriente del segundo producto gaseoso separado que sale del segundo dispositivo (150) de separación,
en donde los sólidos residuales, los finos y los materiales en forma de partícula separados se hacen pasar a la sección (40) superior del reactor;
(g) una sección (30) inferior del reactor para hacer reaccionar una mezcla que comprende:
i) el segundo producto sólido separado que sale del primer dispositivo (50) de separación;
ii) el vapor producido en la unidad (180) de recuperación de calor;
iii) una corriente de gas;
en donde dicha reacción produce calor y dicho primer producto de mezcla de la parte (a),
en donde la corriente de gas comprende un suministro de oxígeno seleccionado del grupo que consiste en gas que contiene oxígeno, vapor y mezclas de los mismos, y
en donde el calor producido en la sección (30) inferior del reactor se recupera convirtiendo la corriente de materia prima sólida en el segundo producto de mezcla en la sección (40) superior del reactor.
9. El sistema de la reivindicación 8, en donde la corriente del segundo producto sólido que sale del primer dispositivo (50) de separación, el vapor que sale de la unidad (180) de recuperación de calor y la corriente de gas de la parte (k) se hacen pasar a la sección (30) inferior del reactor mediante uno o más dispositivos (60, 60a) de dispersión.
10. El sistema de la reivindicación 8,
en donde el gas que contiene oxígeno se selecciona del grupo que consiste en aire, aire enriquecido en oxígeno, oxígeno y mezclas de los mismos,
en donde la unidad (180) de recuperación de calor se selecciona del grupo que consiste en una caldera de tipo calor radiante, una caldera de tubo de agua, una caldera de tubo hervidor y combinaciones de las mismas.
11. El sistema de la reivindicación 8, en donde la mezcladora (160) sólido-gas está configurada para mantener la mezcla sólido-gas caliente a una temperatura entre 260°C (500°F) y 426°C (800°F).
12. El sistema de la reivindicación 8, en donde cada uno del primer y segundo dispositivos (50, 150) de separación comprende un ciclón.
ES10723431T 2009-04-01 2010-03-30 Sistema y proceso de gasificación de alimentación seca de dos etapas Active ES2805148T3 (es)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US16578409P 2009-04-01 2009-04-01
US12/732,290 US8357216B2 (en) 2009-04-01 2010-03-26 Two stage dry feed gasification system and process
PCT/US2010/029217 WO2010120495A2 (en) 2009-04-01 2010-03-30 Two stage dry feed gasification system and process

Publications (1)

Publication Number Publication Date
ES2805148T3 true ES2805148T3 (es) 2021-02-10

Family

ID=42825000

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
ES10723431T Active ES2805148T3 (es) 2009-04-01 2010-03-30 Sistema y proceso de gasificación de alimentación seca de dos etapas

Country Status (11)

Country Link
US (3) US8357216B2 (es)
EP (1) EP2430127B1 (es)
JP (1) JP5763618B2 (es)
KR (1) KR101643792B1 (es)
CN (1) CN102365350B (es)
AU (1) AU2010236899B2 (es)
CA (1) CA2755353C (es)
ES (1) ES2805148T3 (es)
PL (1) PL2430127T3 (es)
PT (1) PT2430127T (es)
WO (1) WO2010120495A2 (es)

Families Citing this family (18)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8696774B2 (en) * 2010-01-07 2014-04-15 General Electric Company Gasification system and method using fuel injectors
US9441887B2 (en) * 2011-02-22 2016-09-13 Ensyn Renewables, Inc. Heat removal and recovery in biomass pyrolysis
US9028571B2 (en) * 2011-04-06 2015-05-12 Ineos Bio Sa Syngas cooler system and method of operation
US9260301B2 (en) 2011-05-09 2016-02-16 Hrl Treasury (Idgcc) Pty Ltd Integrated drying gasification
ES2397447B1 (es) * 2011-09-01 2014-01-14 Guradoor, S.L. Dispositivo reactor dual de gasificación-pirólisis.
WO2013134770A1 (en) * 2012-03-09 2013-09-12 Clingan William Rex Process for production of fuels and chemicals from biomass feedstocks
MY167593A (en) * 2012-06-26 2018-09-20 Lummus Technology Inc Two stage gasification with dual quench
US9023243B2 (en) * 2012-08-27 2015-05-05 Proton Power, Inc. Methods, systems, and devices for synthesis gas recapture
US9102882B2 (en) 2012-09-04 2015-08-11 General Electric Company Gasification system and method
US9545604B2 (en) 2013-11-15 2017-01-17 General Electric Company Solids combining system for a solid feedstock
CN104258639B (zh) * 2014-09-30 2016-02-10 成都易态科技有限公司 恢复高温气体过滤器过滤通量的方法
WO2016198725A1 (en) * 2015-06-09 2016-12-15 Volter Oy A gas generating apparatus and a method for treating the particulate matter formed in a gasifier of a gas generating apparatus
CN105647590A (zh) * 2015-12-04 2016-06-08 孔令增 双段煤气发生炉纯氧连续气化发电联产合成氨、尿素的方法
US12227415B2 (en) * 2020-07-01 2025-02-18 Jbk Extractions Llc System and method for making syngas
KR102422855B1 (ko) 2020-09-28 2022-07-20 (주)두리가온 인조 자개 무늬 전사지, 그 제조 방법 및 이를 이용한 전사 방법
CN112940789A (zh) * 2021-01-26 2021-06-11 中国华能集团清洁能源技术研究院有限公司 一种具有高捕渣率的两段气化炉及废锅系统
KR20250065022A (ko) 2023-11-03 2025-05-12 (주)두리가온 인조자개무늬 전사 스티커의 제조방법, 이 전사 스티커를 이용한 전사방법 및 인조자개무늬 전사 스티커 제조 시 사용되는 스크린 인쇄용 제판
WO2025264694A1 (en) 2024-06-18 2025-12-26 Thiozen Inc. Hydrogen production from hydrogen sulfide through an iodine cycle in coal conversion processes

Family Cites Families (40)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3847563A (en) 1973-05-02 1974-11-12 Westinghouse Electric Corp Multi-stage fluidized bed coal gasification apparatus and process
US4021298A (en) 1974-01-29 1977-05-03 Westinghouse Electric Corporation Conversion of coal into hydrocarbons
US3963426A (en) * 1974-07-22 1976-06-15 Cameron Engineers, Incorporated Process for gasifying carbonaceous matter
US4022591A (en) * 1974-08-28 1977-05-10 Shell Internationale Research Maatschappij B.V. Coal gasification apparatus
NL179468C (nl) * 1974-09-09 1986-09-16 Shell Int Research Werkwijze voor het vergassen van olie door partiele oxydatie onder tangentiele invoer van de oxydant.
NL7504844A (nl) * 1975-04-24 1976-10-26 Shell Int Research Werkwijze en inrichting voor het toevoeren van een droog, vrij stromend, koolpoeder aan een hogedruk koolvergassingsreactor.
NL7514128A (nl) * 1975-12-04 1977-06-07 Shell Int Research Werkwijze en inrichting voor de partiele verbran- ding van koolpoeder.
NL7610560A (nl) * 1976-09-23 1978-03-29 Shell Int Research Werkwijze en reactor voor de partiele ver- branding van koolpoeder.
US4069024A (en) * 1977-05-09 1978-01-17 Combustion Engineering, Inc. Two-stage gasification system
US4209304A (en) 1978-06-30 1980-06-24 Texaco Inc. Coal gasification-method of feeding dry coal
US4248604A (en) 1979-07-13 1981-02-03 Texaco Inc. Gasification process
US4312638A (en) 1980-04-18 1982-01-26 Westinghouse Electric Corp. Coal gasification process
JPS5776088A (en) * 1980-10-31 1982-05-12 Nippon Kokan Kk <Nkk> Coal gasification using powdered coal and its device
DE3205346C2 (de) 1982-02-15 1983-12-15 L. & C. Steinmüller GmbH, 5270 Gummersbach Zweistufen-Vergaser
JPS6032889A (ja) 1983-08-04 1985-02-20 Mitsubishi Heavy Ind Ltd 石炭ガス化装置
US4872886A (en) 1985-11-29 1989-10-10 The Dow Chemical Company Two-stage coal gasification process
FI873735A0 (fi) * 1987-08-28 1987-08-28 Ahlstroem Oy Foerfarande och anordning foer foergasning av fast kolhaltigt material.
US4823741A (en) * 1987-12-11 1989-04-25 Shell Oil Company Coal gasification process with inhibition of quench zone plugging
US4963162A (en) * 1987-12-29 1990-10-16 Shell Oil Company Coal gasification process
US4851013A (en) * 1987-12-29 1989-07-25 Shell Oil Company Gasification process
US4874397A (en) * 1987-12-29 1989-10-17 Shell Oil Company Coal gasification process
US4959080A (en) * 1989-06-29 1990-09-25 Shell Oil Company Process for gasification of coal utilizing reactor protected interally with slag coalescing materials
USH1325H (en) * 1992-10-13 1994-07-05 Shell Oil Company One stage coal gasification process
US5435940A (en) * 1993-11-12 1995-07-25 Shell Oil Company Gasification process
USH1538H (en) * 1994-04-26 1996-06-04 Shell Oil Company Use of coal feedstock to a coal gasification plant for removing sulfur from a gaseous stream
US5641327A (en) * 1994-12-02 1997-06-24 Leas; Arnold M. Catalytic gasification process and system for producing medium grade BTU gas
US5931978A (en) * 1995-12-18 1999-08-03 Shell Oil Company Process for preparing synthesis gas
US6141796A (en) * 1996-08-01 2000-11-07 Isentropic Systems Ltd. Use of carbonaceous fuels
US7285144B2 (en) * 1997-11-04 2007-10-23 Ebara Corporation Fluidized-bed gasification and combustion furnace
AU2028802A (en) 2000-12-08 2002-06-18 Janusz Franciszek Luterek Process and gas generator for generating fuel gas
FI112952B (fi) 2001-12-21 2004-02-13 Foster Wheeler Energia Oy Menetelmä ja laitteisto hiilipitoisen materiaalin kaasuttamiseksi
US20060165582A1 (en) * 2005-01-27 2006-07-27 Brooker Donald D Production of synthesis gas
WO2007131240A2 (en) * 2006-05-05 2007-11-15 Plasco Energy Group Inc. A gas conditioning system
CN1994865B (zh) 2006-12-12 2011-05-18 华东理工大学 两段气化并耦合热量回收和洗涤于一体的气化装置和应用
MY162693A (en) * 2007-05-14 2017-07-14 Keda Ind Co Ltd A circulating coal fluidized bed coal gas producer system
DE102007046260A1 (de) * 2007-09-26 2009-04-09 Uhde Gmbh Verfahren zur Reinigung des Rohgases aus einer Feststoffvergasung
US8221513B2 (en) * 2008-01-29 2012-07-17 Kellogg Brown & Root Llc Low oxygen carrier fluid with heating value for feed to transport gasification
CN101294708A (zh) * 2008-04-25 2008-10-29 东南大学 城市生活垃圾流化床气化燃烧处理方法
TWI558807B (zh) * 2008-12-17 2016-11-21 祿幕斯科技公司 包含分段漿料添加之氣化系統及方法
AU2009329936A1 (en) * 2008-12-23 2011-07-07 Wormser Energy Solutions, Inc. Mild gasification combined-cycle powerplant

Also Published As

Publication number Publication date
CN102365350B (zh) 2015-09-30
US20130099168A1 (en) 2013-04-25
PL2430127T3 (pl) 2021-01-25
US8357216B2 (en) 2013-01-22
WO2010120495A3 (en) 2011-03-24
WO2010120495A2 (en) 2010-10-21
AU2010236899B2 (en) 2016-04-07
AU2010236899A1 (en) 2011-10-06
CA2755353C (en) 2014-06-17
PT2430127T (pt) 2020-07-03
EP2430127A2 (en) 2012-03-21
CA2755353A1 (en) 2010-10-21
US9140447B2 (en) 2015-09-22
CN102365350A (zh) 2012-02-29
KR101643792B1 (ko) 2016-07-28
EP2430127B1 (en) 2020-06-24
US20130101476A1 (en) 2013-04-25
KR20120004979A (ko) 2012-01-13
JP5763618B2 (ja) 2015-08-12
US20100251614A1 (en) 2010-10-07
JP2012522870A (ja) 2012-09-27
US9175847B2 (en) 2015-11-03

Similar Documents

Publication Publication Date Title
ES2805148T3 (es) Sistema y proceso de gasificación de alimentación seca de dos etapas
US7959829B2 (en) Gasification system and process with staged slurry addition
AU2010324132B2 (en) Device and method for generating a synthesis gas from processed biomass by entrained-flow gasification
BRPI0722330B1 (pt) Process and installation to produce coal and fuel gas
US8252073B2 (en) Tar-free gasification system and process