ES2988609T3 - Instalación para generar un gas de síntesis y procedimiento para su funcionamiento - Google Patents

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Christopher Frederick Thannhäuser
Michael Mayer
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Abstract

La invención se refiere a una planta para generar un gas de síntesis a partir de una materia prima, comprendiendo la planta una primera etapa de reactor con al menos un reactor de termólisis diseñado para realizar la descomposición térmica de la materia prima con la división en un gas de termólisis y un coque de termólisis. La planta comprende además una segunda etapa de reactor con al menos un reformador que puede llenarse al menos seccionalmente con un material de transferencia de calor y está diseñado para recibir el gas de termólisis desde el al menos un reactor de termólisis y en una operación de reformado, utilizando la energía térmica proporcionada por el material de transferencia de calor, para convertir dicho gas de termólisis con un medio de reformado en el gas de síntesis; en la operación de reformado, el material particulado arrastrado con el gas de termólisis puede transferirse como material depositado sobre el material de transferencia de calor. La planta comprende además un aparato de descarga que está diseñado para descargar el material particulado y/o el material depositado desde el reformador en funcionamiento. (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)

Description

DESCRIPCIÓN
Instalación para generar un gas de síntesis y procedimiento para su funcionamiento
La invención se refiere a una instalación de varias etapas para generar un gas de síntesis a partir de una materia prima, en particular a partir de una materia prima orgánica o que contiene carbono, así como un procedimiento para hacer funcionar dicha instalación.
La generación de gases de síntesis o gases de proceso a partir de materias primas sólidas o líquidas puede realizarse en varias etapas. A este respecto, inicialmente en una primera etapa de proceso la materia prima se somete a pirólisis o termólisis, en donde la materia prima se disocia en una sustancia de termólisis, por ejemplo, un coque de termólisis, y un gas de termólisis. En una segunda etapa de proceso el gas de termólisis se concentra en un reformador o reactor de reformado con un medio de reformado, por ejemplo, vapor de agua, y en el transcurso de una reacción de reformado endotérmica se convierte o reforma en el gas de síntesis o el gas de proceso. Para poner a disposición en el reformador la energía térmica necesaria para ello este puede calentarse o regenerarse térmicamente antes del comienzo del proceso de reformado. Esto puede realizarse, por ejemplo, aplicando gases de escape al reformador. En este sentido la energía térmica puede almacenarse en un material portador de calor situado en el reformador, desde donde en el transcurso del reformado pueden transferirse a los reactivos de la reacción de reformado, es decir al gas de termólisis y al medio de reformado.
La generación de gases de síntesis descrita se conoce en principio y se describe por ejemplo en el documento WO 01/23302 A1, el documento WO 01/02513 A1 y el documento US 2004/035788 A1.
El gas de termólisis, que se genera mediante la termólisis de la materia prima, por regla general lleva consigo impurezas o partículas de material cuya composición y cantidad puede variar en función de una composición de la materia prima que puede comprender, por ejemplo, madera o desperdicios de madera u otros productos que contienen carbono, y/o en función del proceso de termólisis como tal. Estas partículas de material pueden transferirse en el transcurso del proceso de reformado al material portador de calor situado en el reformador, lo que puede perjudicar la transferencia térmica del material portador de calor a los reactivos de la reacción de reformado. En consecuencia, el material portador de calor debe intercambiarse continuamente o casi continuamente. En los reactores en los que el material portador de calor permanece en el reactor, los así llamados reactores de lecho fijo, el funcionamiento de la instalación de la instalación debe interrumpirse con frecuencia para una limpieza y/o un intercambio del material portador de calor de gran complejidad técnica, lo que lleva consigo tiempos de parada y gastos de conservación elevados para la instalación.
Es un objetivo de la invención mejorar una eficiencia de una instalación para la generación de gas de síntesis, en particular tiempos de parada debidos al mantenimiento y gastos de mantenimiento elevados asociados a ello.
La solución de este objetivo se logra según la enseñanza de las reivindicaciones independientes. Distintas formas de realización y perfeccionamientos de la invención son objeto de las reivindicaciones dependientes.
Un primer aspecto de la invención se refiere a una instalación para generar un gas de síntesis a partir de una materia prima, en particular a partir de una materia prima orgánica o que contiene carbono.
La instalación está construida con varias etapas. Presenta una primera etapa de reactor con al menos un reactor de termólisis que está configurado para descomponer térmicamente la materia prima al disociarse en un gas de termólisis y una sustancia de termólisis, por ejemplo, un coque de termólisis. Dicho de otro modo, el reactor de termólisis está construido de tal manera que puede alojar la materia prima y mediante alimentación de energía térmica en el transcurso de un proceso de termólisis o proceso de pirólisis puede disociarse en el gas de termólisis y la sustancia de termólisis.
Una segunda etapa de reactor de la instalación presenta al menos un reformador o reactor de reformado que puede llenarse al menos por secciones con un material portador de calor y está configurado para recibir el gas de termólisis del al menos un reactor de termólisis y en un funcionamiento de reformado hacerse reaccionar para formar el gas de síntesis utilizando una energía térmica proporcionada por el material portador de calor con un medio de reformado. Dicho de otro modo, la instalación está montada de tal manera que puede producirse una conexión conductora de gases entre la primera y la segunda etapa de reactor para conducir el gas de termólisis desde el reactor de termólisis hacia el reformador. Además, la instalación está construida y equipada con los conductos necesarios de tal manera que al reformador puede suministrarse el medio de reformado, por ejemplo, vapor de agua. La técnica de instalación necesaria, en particular en lo que respecta al diseño de los conductos y válvulas es bien conocida por el experto.
La energía térmica necesaria para la reacción de reformado puede proporcionarse mediante el material portador de calor que puede llenarse. Es concebible almacenar la energía térmica antes de un llenado del reformador en el material portador de calor. Asimismo, como alternativa o adicionalmente es concebible calentar el material portador de calor cuando ya se ha llenado en el reformador. Para ello, en particular pueden utilizarse gases de escape, por ejemplo, a partir de una combustión secundaria de la sustancia de termólisis. En función de la composición de los reactivos, puede ser necesario calentar el reformador a una temperatura en el intervalo de 800 a 1100 °C. La energía de regeneración térmica puede alimentarse al reformador al menos proporcionalmente mediante un quemador externo y/o mediante gases de escape o gas caliente a partir de una combustión secundaria del coque de termólisis y/o a partir de una reacción exotérmica de reactivos alimentados en el reformador.
En un estado llenado en el reformador el gas de termólisis y dado el caso otros reactivos, por ejemplo, el medio de reformado puede fluir en contra del material portador de calor o alrededor de este y a este respecto liberar la energía térmica a los reactivos. A este respecto, en el gas de termólisis pueden transferirse al material portador de calor partículas de material arrastradas como depósitos de material. Dicho de otro modo, las partículas de material pueden transferirse al material portador de calor, donde forman después depósitos o costras de material.
En el sentido de la presente invención se diferencia entre “partículas de material” y “depósitos de material”. Las partículas de material son los residuos del proceso de termólisis arrastrados en el gas de termólisis, en particular libres, que antes de la aplicación de gas de termólisis en el reformador no se separaron de este. Las partículas de material por lo tanto se introducen junto con el gas de termólisis en el reformador y allí pueden separarse. Por consiguiente, puede acumularse un polvo suelto de partículas de material en el fondo de reformador y/o en espacios intermedios. Las partículas de material pueden transferirse como alternativa o adicionalmente al material portador de calor. Tan pronto como las partículas de material se han transferido al material portador de calor se denominan depósitos de material en el sentido de la presente invención.
Un dispositivo de descarga de la instalación está configurado para descargar del reformador las partículas de material y/o los depósitos de material en el funcionamiento. Dicho de otro modo, se permite al dispositivo de descarga según la invención liberar el reformador de las partículas de material y/o los depósitos de material durante el funcionamiento. Esto significa que el dispositivo de descarga según la invención está configurado de manera que mediante él solo puede/pueden descargarse del reformador las partículas de material o solo los depósitos de material (es decir, las partículas de material que se adhieren en el material portador de calor) o una combinación de ambos en el funcionamiento.
Además, la instalación presenta un equipo de separación que está configurado para separar del material portador de calor al menos una parte de los depósitos de material dentro del reformador y proporcionarla como partículas de material del dispositivo de descarga para la descarga desde el reformador. Dicho de otro modo, el equipo de separación está dispuesto al menos por secciones dentro del reformador. El equipo de separación puede presentar una criba vibratoria, pudiendo separarse los depósitos de material del material portador de calor mediante un movimiento del material portador de calor en la criba vibratoria. Como alternativa o adicionalmente el equipo de separación puede presentar un ventilador mediante el cual los depósitos de material pueden eliminarse del material portador de calor mediante soplado y/o aspirarse. Mediante la separación descrita dentro del reformador se produce la ventaja de que el material portador de calor puede permanecer limpio dentro del reformador y allí puede seguir liberando energía térmica a los reactivos mientras que las partículas o polvo de material pueden descargarse del reformador.
En conjunto la invención permite una limpieza del reformador, en particular del material portador de calor, durante el funcionamiento del reformador. El funcionamiento del reformador puede comprender el funcionamiento de reformado descrito y/o el funcionamiento de regeneración, es decir, la regeneración térmica del reformador antes del comienzo del proceso de reformado. Gracias a la invención se produce la ventaja de que la instalación no debe desconectarse ni pararse para llevar a cabo una limpieza. Esto puede disminuir ventajosamente tiempos de parada y ahorrar costes asociados a ello.
A continuación, se describen formas de realización preferidas de la invención y sus perfeccionamientos que, en cada caso, a menos que se excluya expresamente, pueden combinarse de manera discrecional entre sí, así como con los aspectos de la invención que van a describirse adicionalmente.
En algunas formas de realización el dispositivo de descarga puede presentar una abertura de descarga para la descarga por gravedad de las partículas de material y/o de los depósitos de material del reformador. Como alternativa o adicionalmente el dispositivo de descarga puede presentar un equipo de aspiración para aspirar las partículas de material y/o depósitos de material del reformador. Para ello puede ser ventajoso en particular disponer el material portador de calor no como lecho fijo, sino móvil al menos por zonas o como lecho casi fijo o lecho móvil en el reformador. Por ejemplo, el material portador de calor puede estar dispuesto en forma de una mercancía a granel o carga granel en el reformador.
El material portador de calor puede estar fabricado a partir de un material de cerámica o un compuesto de cerámica o al menos estar compuesto parcialmente por este. Preferiblemente el material portador de calor comprende componentes de portador de calor individuales, por ejemplo, bolas individuales que pueden estar dispuestas preferiblemente de manera que puedan moverse libremente dentro del reformador. De manera especialmente preferida el material portador de calor presenta una superficie que está configurada lisa y/o está tratada o revestida debidamente de tal manera que las partículas de material pueden adherirse con dificultad a ella o puedan desprenderse fácilmente de ella.
En algunas formas de realización el equipo de separación presenta un tambor cribador que puede girar alrededor de un eje de giro que está configurado para alojar al menos una parte del material portador de calor y mover mediante giro del tambor cribador alrededor del eje de giro dentro del tambor cribador de tal manera que los depósitos de material mediante el movimiento del material portador de calor en el tambor cribador se separan del material portador de calor y se trasladan como partículas de material a través de aberturas de cribado del tambor cribador hacia un espacio exterior que rodea el tambor cribador al menos por secciones. Mientras que el material portador de calor que se ha limpiado permanece en el tambor cribador, las partículas de material pueden descargarse del espacio exterior, por ejemplo, mediante una aspiración utilizando el equipo de aspiración del dispositivo de descarga descrito anteriormente. En el tambor cribador pueden estar previstas piezas montadas posteriormente adicionales que están configuradas para respaldar un movimiento del material portador de calor y/o guiar el gas de termólisis adecuadamente a través del reformador. Estas pueden ser, por ejemplo, un transportador de tornillo sin fin y/o nervaduras dispuestas radialmente y/o chapas deflectoras dentro del tambor cribador.
En algunas formas de realización la instalación presenta un equipo de transporte que está configurado para proporcionar al menos una parte de los depósitos de material junto con el material portador de calor del dispositivo de descarga para la descarga del reformador. Dicho de otro modo, puede estar previsto limpiar no todo el material portador de calor dentro del reformador y descargar únicamente las partículas de material, sino descargar al menos una parte del material portador de calor en el estado contaminado, es decir, junto con los depósitos de material, del reformador. Esto produce la ventaja de que el material portador de calor puede limpiarse fuera del reformador mediante la utilización de métodos de limpieza convencionales. El material portador de calor limpiado fuera del reformador puede reconducirse de nuevo al reformador y calentarse nuevamente. El calentamiento puede realizarse dentro y/o fuera del reformador. El equipo de transporte puede comprender un transportador de tornillo sin fin o una cinta de cadena de eslabones.
En perfeccionamientos preferidos el equipo de transporte presenta un recorrido de transporte para el transporte de al menos una parte del material portador de calor a lo largo de una ruta de transporte que discurre a través del reformador para el material portador de calor, en donde la instalación está configurada para alinear el gas de termólisis como corriente de gas de termólisis mediante una unidad de conducción de flujo hacia el recorrido de transporte de tal manera que en el transporte del material portador de calor a lo largo de la ruta de transporte las partículas de material arrastradas en el gas de termólisis se transfieren al material portador de calor. Dicho de otro modo, mediante el recorrido de transporte se especifica una ruta de transporte para el material portador de calor dentro del reformador. La ruta de transporte puede cruzar un espacio interno del reformador. La ruta de transporte puede estar inclinada a modo de un plano inclinado. La ruta de transporte puede discurrir también a lo largo de curvas y/o bucles y/o al menos por secciones en forma de espiral dentro del reformador. El transporte puede realizarse al menos parcialmente de manera gravitacional y/o guiado forzosamente, por ejemplo, mediante un accionamiento de transporte a lo largo del recorrido de transporte.
La unidad de conducción de flujo puede estar diseñada como una tobera o una chapa dispuesta dentro de una abertura de entrada de gas de termólisis del reformador y desplazable y/o inclinable.
En algunas formas de realización la unidad de conducción de flujo está configurada para ajustar la corriente de gas de termólisis dependiendo de una composición del gas de termólisis y/o de una geometría del reformador de tal manera que, en particular en cuanto a su orientación y/o su volumen y/o su velocidad de flujo y/o su ángulo de entrada con respecto al recorrido de transporte se transfiere una cantidad predeterminada, en particular una cantidad mínima, de las partículas de material al material portador de calor transportado a lo largo del recorrido de transporte. Preferiblemente la unidad de conducción de flujo puede controlarse para ello y puede controlarse mediante una señal de control. Como alternativa o adicionalmente la unidad de conducción de flujo puede ser accesible desde fuera del reformador y ajustarse manualmente.
En algunas formas de realización el recorrido de transporte presenta segmentos que se solapan entre sí de manera imbricada para la desviación de flujo de la corriente de gas de termólisis. Estas formas de realización se basan en el conocimiento de que un cambio de la dirección de flujo de la corriente de gas de termólisis genera el efecto en términos de dinámica de fluido de que algunas partículas debido a la fuerza de inercia a través del flujo de gas ya no pueden transportarse. Las partículas de material mayores se separan de este modo. La disposición imbricada o en escamas provoca que las partículas de material se filtren fuera de la corriente de gas y se transfieran al material portador de calor situado en el recorrido de transporte mientras que la corriente de gas puede pasar limpia por el recorrido de transporte. Esto tiene la ventaja de una separación especialmente eficiente de las partículas de material de la corriente de gas y por consiguiente del reformador.
En algunas formas de realización la instalación puede comprender varios reformadores, es decir, dos o tres o más de tres. Preferiblemente cada uno de los reformadores está configurado para hacerse funcionar en el funcionamiento de reformado descrito y en un funcionamiento de regeneración. En particular uno o varios de los reformadores pueden hacerse funcionar en un funcionamiento de reserva e integrarse en el funcionamiento de la instalación solo cuando otros reformadores se limpian como se ha descrito.
Por lo tanto, los reformadores pueden hacerse funcionar en un funcionamiento alternante en el funcionamiento de reformado y en el funcionamiento de regeneración y opcionalmente en el régimen de reserva, en donde en el funcionamiento de reformado tiene lugar el reformado descrito del gas de termólisis y en donde en el funcionamiento de regeneración el reformador respectivo se regenera térmicamente. En el régimen de reserva el reformador puede desconectarse completa o parcialmente. En particular puede mantenerse a una temperatura que es más baja que una temperatura necesaria para el funcionamiento de reformado.
En una forma de realización concreta la instalación comprende al menos tres reformadores, en donde al menos uno de los reformadores se utiliza como reformador de reserva. Como reformador de reserva este reformador no está integrado en el funcionamiento alternante, sino que se hace funcionar en el régimen de reserva. Solo cuando uno de los reformadores integrados en el funcionamiento alternante debido a una carga de polvo demasiado alta o por otros motivos se extrae del funcionamiento alternante de los reactores el reformador de reserva puede iniciar el funcionamiento alternante o integrarse en este. Preferiblemente puede, después de una fase de enfriamiento del reformador excluido del funcionamiento alternante este puede limpiarse como se ha descrito. Después, este reformador limpio puede prepararse como nuevo reformador de reserva. Para el caso de que uno o varios o todos los reformadores sean un reformador de lecho fijo puede efectuarse un intercambio del lecho fijo para la limpieza después de la fase de enfriamiento sin que deba interrumpirse el funcionamiento de la instalación.
Como se ha descrito antes, el dispositivo de descarga está configurado para descargar del reformador o de los reformadores las partículas de material y/o los depósitos de material durante el funcionamiento. Dicho de otro modo, la descarga puede realizarse tanto desde el reformador que funciona en cada caso en el funcionamiento de reformado, como del que funciona en cada caso en el funcionamiento de regeneración. Sin embargo, mediante los reformadores adicionales, en particular los reformadores de reserva, puede esperarse a que un reformador respectivo se enfríe a una temperatura de limpieza predeterminada, por ejemplo, 100 °C o 50 °C, para efectuar entonces una descarga y una limpieza del material portador de calor. Esto resulta en la ventaja de que los tiempos de parada de la instalación pueden reducirse aún más.
En perfeccionamientos preferidos la instalación presenta un dispositivo de control que está configurado para coordinar el funcionamiento alternante y controlar el dispositivo de descarga según un plan de limpieza predeterminado y/o dependiendo de al menos un estado de funcionamiento al menos de uno de los reformadores y asignarlo a uno de los reformadores para su limpieza. Dicho de otro modo, está previsto un dispositivo de control que está conectado por transmisión de señales con los componentes individuales de la instalación de tal manera que puede recibir señales de estado de las válvulas de suministro de medios, sensores y/o sistemas para la limpieza del material portador de calor. Entre los sensores pueden figurar, por ejemplo, sensores de temperatura y/o presión distribuidos en la instalación y/o sensores para detectar materiales de una composición de gas del gas de termólisis/o de síntesis. También es concebible que estén previstos sensores que pueden detectar una velocidad de la corriente de gas de termólisis y/o de la corriente de gas de síntesis y transmitir un valor medido de velocidad al dispositivo de control. La transmisión puede realizarse a este respecto por cable o al menos proporcionalmente de manera inalámbrica.
El dispositivo de control puede estar configurado para deducir el estado de funcionamiento a partir de los datos de sensor transmitidos y como reacción al estado de funcionamiento presente en cada caso actualmente de uno de los reformadores activar para este una limpieza.
Adicionalmente o como alternativa el dispositivo de control independientemente de los datos de sensor transferidos según un programa de limpieza predeterminado, por ejemplo, según intervalos de limpieza regulares, puede determinar la limpieza de un reformador respectivo.
El dispositivo de control puede controlar el dispositivo de descarga, por ejemplo, el equipo de aspiración anteriormente mencionado del dispositivo de descarga, y asignarlo para su limpieza al reformador previsto para la limpieza para su limpieza.
Es concebible que el dispositivo de control esté integrado en un circuito de regulación y reciba señales de retroalimentación de los sensores respectivos una vez realizada la limpieza y tomando como base las señales de retroalimentación evalúe el éxito de la limpieza. Si la limpieza no ha sido exitosa el dispositivo de control puede determinar una nueva limpieza del reformador respectivo.
Preferiblemente el reformador de reserva descrito se integra en el funcionamiento alternante solo cuando el dispositivo de control al menos ha asignado a uno de los reformadores ya integrados en el funcionamiento alternante el dispositivo de descarga para su limpieza. Dicho de otro modo, el reformador de reserva puede integrarse en el funcionamiento alternante cuando uno de los demás reformadores debido a su limpieza y/o por otros motivos, en particular por motivos de mantenimiento queda excluido, al menos temporalmente del funcionamiento alternante. El reformador de reserva puede reemplazar o compensar esta avería de uno de los reformadores.
Un segundo aspecto de la invención se refiere a un procedimiento para hacer funcionar una instalación para generar un gas de síntesis a partir de una materia prima según el primer aspecto de la invención. La instalación presenta por tanto una primera etapa de reactor con al menos un reactor de termólisis, una segunda etapa de reactor con al menos un reformador, y un dispositivo de descarga. Según el procedimiento según la invención, en una primera etapa de procedimiento en el reactor de termólisis la materia prima al disociarse se descompone térmicamente en un gas de termólisis y una sustancia de termólisis, por ejemplo, un coque de termólisis. En una etapa de procedimiento adicional el reformador se llena al menos por secciones con un material portador de calor. En una etapa de procedimiento adicional, en el reformador el gas de termólisis es recibido por al menos un reactor de termólisis y en un funcionamiento de reformado utilizando una energía térmica proporcionada por el material portador de calor con un medio de reformado se convierte en el gas de síntesis. A este respecto se transfieren partículas de material arrastradas en el gas de termólisis al material portador de calor, donde forman depósitos de material. En una etapa de procedimiento adicional que puede llevarse a cabo en un lugar discrecional del procedimiento según la invención o también en paralelo a una o varias de las otras etapas de procedimiento, mediante el dispositivo de descarga se descargan las partículas de material y/o los depósitos de material en el funcionamiento del reformador.
Las características y ventajas descritas con respecto al primer aspecto de la invención y su diseño ventajoso también se aplican al menos donde sea útil en términos técnicos, para el segundo aspecto de la invención y su diseño ventajoso, así como a la inversa.
Ventajas, características y opciones de aplicación adicionales de la presente invención resultan de la siguiente descripción en relación con las figuras en las cuales se emplean los mismos números de referencias en todas partes para los elementos iguales o correspondientes de la invención. Muestran al menos en parte esquemáticamente: la figura 1 una forma de realización preferida de una instalación según la invención con dos reformadores a modo de ejemplo;
la figura 2 una forma de realización preferida de un reformador con un equipo de separación dispuesto dentro del reformador;
la figura 3 una forma de realización preferida adicional de un reformador con un recorrido de transporte que discurre en partes dentro del reformador;
la figura 4 una vista detallada de una estructura preferida del recorrido de transporte de la figura 3;
la figura 5 una forma de realización preferida adicional de un reformador; y
la figura 6 una representación esquemática de una forma de realización del procedimiento según la invención.
La figura 1 muestra una forma de realización preferida de una instalación según la invención 10. La instalación 10 presenta una primera etapa de reactor 12 y una segunda etapa de reactor 14. En la forma de realización representada en este caso, la primera etapa de reactor 12 presenta un reactor de termólisis 16 y la segunda etapa de reactor 14 dos reformadores 18A, 18B. Se entiende que únicamente a modo de ejemplo están representados exactamente un reactor de termólisis 16 y dos reformadores 18A, 18B. Puede estar previsto un número diferente de reactores de termólisis 16 y/o de reformadores 18. Pueden estar previstos también grupos de reactores de termólisis 16 y/o reformadores 18 que pueden hacerse funcionar de manera sincronizada o independiente unos de otros. Los reactores 16, 18A, 18B pueden conectarse entre sí en la instalación 10 mediante una pluralidad de conductos de gas no determinados con detalle, a lo que puede aplicarse gas. La tecnología de instalación necesaria es bien conocida por el experto y este puede seleccionarse libremente de acuerdo con el uso.
El reactor de termólisis 16 está configurado para recibir una materia prima 20 y descomponerse térmicamente al disociarse en un gas de termólisis 22 y una sustancia de termólisis 24, por ejemplo, un coque de termólisis 24. Mientras que el coque de termólisis 24 en el ejemplo mostrado en este caso se conduce hacia un reactor de combustión 26 para la combustión posterior, el gas de termólisis 22 se envía a los reformadores 18A, 18B para el tratamiento adicional.
En un reformador respectivo 18A, 18B el gas de termólisis 22 se mezcla con un medio de reformado 28, por ejemplo, vapor de agua o una mezcla de fluidos con o sin vapor de agua, por ejemplo, dióxido de carbono. Al utilizar una energía térmica que proporciona el material portador de calor 30 llenado en el reformador 18A, 18B, el gas de termólisis 22 con el medio de reformado 28 se convierte en gas de síntesis 32. A continuación el gas de síntesis 32 en el ejemplo mostrado en este caso se expulsa de la instalación 10 o se extrae para el uso posterior. Es concebible que en la instalación 10 se efectúen otras etapas de tratamiento adicionales en el gas de síntesis 32 que no se explicarán en este caso al detalle.
En el ejemplo mostrado en este caso los reformadores 18A, 18B pueden hacerse funcionar en un funcionamiento alternante, en donde en cada caso a uno de los reactores 18A, 18B para la regeneración térmica se aplican gases de escape 34 que en el transcurso de la combustión del coque de termólisis 24 se genera en el reactor de combustión 26. Una vez realizada la regeneración térmica los gases de escape 34 pueden eliminarse. Gracias al funcionamiento alternante es posible un funcionamiento continuo de la instalación 10.
En el ejemplo representado en este caso el material portador de calor 30 puede expulsarse de su reformador respectivo 18A, 18B hacia un separador de polvo 36A, 36B, donde puede limpiarse y a continuación evacuarse o reconducirse hacia el reformador 18A, 18B.
La figura 2, haciendo referencia a los componentes y etapas de procedimiento descritos en relación con la figura 1, muestra una vista detallada de una forma de realización preferida de un reformador 18 con un equipo de separación 38 dispuesto dentro del reformador 18. El equipo de separación 38 presenta en la forma de realización representada en este caso un tambor cribador 42 que puede girar alrededor de un eje de giro 40 que puede alojar al menos una parte del material portador de calor 30. Mediante un giro 44 del tambor cribador 42 el material portador de calor 30 puede moverse de tal manera en el tambor cribador 42 que del material portador de calor 30 pueden separarse partículas de material 46 adheridas a él y pueden trasladarse a un espacio exterior 48 que rodea el tambor cribador 42. Allí se proporcionan para un dispositivo de descarga 50 para la descarga del reformador 18.
La figura 3, haciendo referencia a los componentes mencionados y descritos en relación con las figuras 1 y 2, muestra una forma de realización preferida adicional de un reformador 18 con un recorrido de transporte 52 que discurre en partes dentro del reformador 18 para el transporte de al menos una parte del material portador de calor 30 a lo largo de una ruta de transporte 54 que discurre a través del reformador 18.
El ejemplo mostrado en este caso muestra una unidad de conducción de flujo 56, que está diseñada por ejemplo como una chapa deflectora o una tobera y puede estar configurada para alinear la corriente de gas de termólisis 22 que entra en el reformador 18 hacia el recorrido de transporte 52 de tal manera que durante el transporte del material portador de calor 30 a lo largo de la ruta de transporte 54 en la corriente de gas de termólisis 22 se transfieren partículas de material 46 arrastradas al material portador de calor 30. El material portador de calor 30 al que se han aplicado partículas de material 46 se proporciona según el ejemplo mostrado en este caso tras pasar por el recorrido de transporte 52 al dispositivo de descarga 50 para la descarga desde el reformador 18.
La figura 4 muestra una estructura preferida del recorrido de transporte 52 de la figura 3. En este sentido el recorrido de transporte 52 presenta segmentos que se solapan entre sí de manera imbricada 58 que pueden desviar la corriente de gas de termólisis 22 de tal manera que se transfiere una cantidad predeterminada de las partículas de material 46 arrastradas al material portador de calor 30, en este caso representado como bolitas.
La figura 5 muestra una forma de realización preferida adicional de un reformador 18 con una cámara de síntesis 60. Se remite en particular a la descripción de la figura 3. El ejemplo de realización mostrado en la figura 5 representa una forma de realización especial del recorrido de transporte 52 descrito en relación con la figura 3 y de la ruta de transporte 54. En este caso la ruta de transporte 54 discurre esencialmente en perpendicular a una dirección de entrada del gas de termólisis 22 en el reformador 18. El gas de termólisis 22 entra inicialmente en el recorrido de transporte 52, en este caso en forma de una cámara de transporte y allí en un flujo transversal se encuentra con el material portador de calor 30 situado en la cámara de transporte. El gas de termólisis se limpia en contacto con el material portador de calor 30 de las partículas de material 46 arrastradas. El material portador de calor 30 situado en la cámara de transporte forma por consiguiente una capa sacrificial o un filtro de lecho apilado. Después el gas de termólisis 22 limpio entra en la cámara de síntesis 18 donde tiene lugar el reformado propiamente dicho para formar el gas de síntesis 32 mientras que el material portador de calor 30 contaminado se suministra al dispositivo de descarga 50 y se descarga del reformador 18, para ser más exactos de la cámara de transporte. El material portador de calor 30 puede limpiarse fuera de la cámara de transporte y a continuación reconducirse hacia la cámara de transporte.
La figura 6 muestra una representación esquemática de una forma de realización del procedimiento según la invención para hacer funcionar una instalación 10 para generar un gas de síntesis 32. En una etapa de procedimiento S1 se calienta un reactor de termólisis 16 de la instalación 10 o se lleva a la temperatura de funcionamiento y se alimenta a este una materia prima 20 que después en el reactor de termólisis 16 se descompone para formar un gas de termólisis 22 y un coque de termólisis 24. El gas de termólisis 22 se alimenta a continuación a un reformador 18 de la instalación 10.
En una etapa de procedimiento S2 al gas de termólisis 22 se añade un medio de reformado 28. Esto puede suceder también fuera del reformador 18. En el reformador 18 se encuentra un material portador de calor 30 que previamente se ha cargado en una zona de alojamiento del reformador 18.
En una etapa de procedimiento S3 ahora el gas de termólisis 22 con el medio de reformado 28 se transforma en el reformador 18 mediante la utilización de energía térmica que se proporciona mediante el medio portador de calor 30 para formar un gas de síntesis 32. Durante todo esto al material portador de calor 30 se aplican partículas de material 46 del gas de termólisis 22. Las partículas de material 46 forman depósitos de material en el material portador de calor 30.
En una etapa de procedimiento S4 las partículas de material 46 y/o los depósitos de material se descargan en el funcionamiento mediante un dispositivo de descarga 50 de la instalación 10 del reformador 18.
Aunque se ha descrito anteriormente al menos una forma de realización a modo de ejemplo cabe señalar que existe un gran número de variaciones. Cabe tener en cuenta a este respecto también que las formas de realización descritas a modo de ejemplo representan solo ejemplos no limitativos, y no se pretende limitar el alcance, la aplicabilidad o la configuración de los dispositivos y procedimientos descritos en este caso. Más bien la anterior descripción proporcionará al experto instrucciones para implementar al menos una forma de realización a modo de ejemplo, entendiéndose que pueden efectuarse distintas modificaciones en el funcionamiento y la disposición de los elementos descritos en una forma de realización a modo de ejemplo sin que a este respecto se desvíe del objeto establecido en cada caso en las reivindicaciones adjuntas, así como su equivalente legal.
En su conjunto la invención proporciona una posibilidad de liberar de depósitos de material una instalación para generar un gas de síntesis en el funcionamiento y así reducir los tiempos de parada de la instalación.
Lista de números de referencia
10 instalación
12 primera etapa de reactor
14 segunda etapa de reactor
16 reactor de termólisis
18A, 18B primer, segundo reformador
20 materia prima
22 gas de termólisis
24 sustancia de termólisis
26 reactor de combustión
28 medio de reformado
30 material portador de calor
32 gas de síntesis
34 gases de escape
36A, 36B primer, segundo separador de polvo
38 equipo de separación
40 eje de giro
42 tambor cribador
44 giro
46 partículas de material
48 espacio exterior
50 dispositivo de descarga
52 recorrido de transporte
54 ruta de transporte
56 unidad de conducción de flujo
58 segmentos

Claims (10)

  1. REIVINDICACIONES
    i. Instalación (10) para generar un gas de síntesis (32) a partir de una materia prima (20), en donde la instalación (10) presenta:
    una primera etapa de reactor (12) con al menos un reactor de termólisis (24) que está configurado para descomponer térmicamente la materia prima (20) al disociarse en un gas de termólisis (22) y una sustancia de termólisis (24);
    una segunda etapa de reactor (14) con al menos un reformador (18) que se llena al menos por secciones con un material portador de calor (30) y está configurado para recibir el gas de termólisis (22) del al menos un reactor de termólisis (24) y en un funcionamiento de reformado, utilizando una energía térmica proporcionada por el material portador de calor (30) convertirlo con un medio de reformado (28) en el gas de síntesis (32), en donde en el funcionamiento de reformado se transfieren al material portador de calor (30) partículas de material (46) arrastradas en el gas de termólisis (22) como depósitos de material; un dispositivo de descarga (50), que está configurado para descargar las partículas de material (46) y/o los depósitos de material en el funcionamiento del al menos un reformador (18); y
    un equipo de separación (38), que está configurado para separar del material portador de calor (30) al menos una parte de los depósitos de material dentro del al menos un reformador (18) y proporcionarla como partículas de material (46) al dispositivo de descarga (50) para la descarga del al menos un reformador (18).
  2. 2. Instalación (10) según la reivindicación 1, en donde el equipo de separación (38) presenta un tambor cribador (42) que puede girar alrededor de un eje de giro (40) que está configurado para alojar al menos una parte del material portador de calor (30), y mediante giro (44) del tambor cribador (42) alrededor del eje de giro (40) moverla de tal manera que los depósitos de material mediante el movimiento del material portador de calor (30) en el tambor cribador (42) se separan del material portador de calor (30) y se trasladan como partículas de material (46) a través de aberturas de cribado del tambor cribador (42) a un espacio exterior (48) que rodea el tambor cribador (42) al menos por secciones.
  3. 3. Instalación (10) según una de las reivindicaciones anteriores, que presenta un equipo de transporte, que está configurado para proporcionar al menos una parte de los depósitos de material junto con el material portador de calor (30) al dispositivo de descarga (50) para la descarga del al menos un reformador (18).
  4. 4. Instalación (10) según la reivindicación 3, en donde el equipo de transporte presenta un recorrido de transporte (52) para el transporte de al menos una parte del material portador de calor (30) a lo largo de una ruta de transporte (54) que discurre a través del al menos un reformador (18) para el material portador de calor (30), en donde la instalación (10) está configurada para alinear el gas de termólisis (22) como corriente de gas de termólisis mediante una unidad de conducción de flujo (56) hacia el recorrido de transporte (52) de tal manera que en el transporte del material portador de calor (30) a lo largo de la ruta de transporte (54) las partículas de material (46) arrastradas en el gas de termólisis (22) se transfieren al material portador de calor (30).
  5. 5. Instalación (10) según la reivindicación 4, en donde la unidad de conducción de flujo (56) está configurada para ajustar la corriente de gas de termólisis dependiendo de una composición del gas de termólisis (22) y/o de una geometría del al menos un reformador (18) de tal manera que una cantidad predeterminada de las partículas de material (46) se transfiere al material portador de calor (30) transportado a lo largo del recorrido de transporte (52).
  6. 6. Instalación (10) según una de las reivindicaciones 4 ó 5, en donde el recorrido de transporte (52) presenta segmentos (58) que se solapan entre sí de manera imbricada para la desviación de flujo de la corriente de gas de termólisis.
  7. 7. Instalación (10) según una de las reivindicaciones anteriores, que presenta al menos un reformador adicional (18), en donde los reformadores (18A, 18B) están configurados para hacerse funcionar en un funcionamiento alternante en el funcionamiento de reformado y en un funcionamiento de regeneración para la regeneración térmica, en donde el dispositivo de descarga (50) está configurado para descargar las partículas de material (46) y/o los depósitos de material del reformador (18) que funciona en cada caso en el funcionamiento de reformado y/o del reformador que funciona en cada caso en el funcionamiento de regeneración.
  8. 8. Instalación (10) según la reivindicación 7, que presenta un dispositivo de control que está configurado para coordinar el funcionamiento alternante y controlar el dispositivo de descarga (50) según un plan de limpieza predeterminado y/o dependiendo de al menos un estado de funcionamiento al menos de uno de los reformadores (18A, 18B) y asignarlo a uno de los reformadores (18A, 18B) para su limpieza.
  9. 9. Instalación (10) según la reivindicación 8, que presenta al menos tres reformadores (18), en donde al menos uno de los reformadores (18) se hace funcionar como reformador de reserva y solo después se integra en el funcionamiento alternante cuando el dispositivo de control ha asignado al menos a uno de los reformadores (18) ya incluidos en el funcionamiento alternante el dispositivo de descarga (50) para su limpieza.
  10. 10. Procedimiento para hacer funcionar una instalación (10) para generar un gas de síntesis (32) a partir de una materia prima (20) según una de las reivindicaciones anteriores, que presenta:
    una primera etapa de reactor (12) con al menos un reactor de termólisis (16);
    una segunda etapa de reactor (14) con al menos un reformador (18); y un dispositivo de descarga (50); en donde en el reactor de termólisis (16) la materia prima (20) se descompone térmicamente al disociarse en un gas de termólisis (22) y una sustancia de termólisis (24);
    el al menos un reformador (18) se llena al menos por secciones con un material portador de calor (30); en el al menos un reformador (18) se recibe el gas de termólisis (22) desde el al menos un reactor de termólisis (16) y en un funcionamiento de reformado utilizando una energía térmica proporcionada por el material portador de calor (30) con un medio de reformado (28) se convierte en el gas de síntesis (32); las partículas de material (46) arrastradas en el funcionamiento de reformado en el gas de termólisis (22) se transfieren al material portador de calor (30) y allí forman depósitos de material; y
    mediante el dispositivo de descarga (50) las partículas de material (46) y/o los depósitos de material en el funcionamiento se descargan del al menos un reformador (18).
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