USO DE GAS DE SINTESÍS II Seminario Internacional de Bioenergía José María Rincón Martínez...
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USO DE GAS DE SINTESÍS
II Seminario Internacional de BioenergíaJosé María Rincón Martínez
Coordinador de la Red de Bioenergía
16 de Diciembre de 2014Itajubá, Brasil
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CONTENIDO• ¿QUÉ ES EL GAS DE SÍNTESIS?• REACCIONES DEL GAS DE SÍNTESIS
Reacción de desplazamientoMetanaciónFISHER-TROPSCH
• PRODUCCIÓN DE DIÉSEL ECOLÓGICOAdecuación del Gas de Síntesis
• POLIGENERACIÓN
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Materias Primas
Petróleos pesados, Carbón
Gas Natur
al
Biomasa
Aire
O2
Carbonización
GASIFICACIÓN
N2 > CO + H2(Gas de bajo poder calorífico)
CO + H2(Syngas crudo)
Carbón + H2O + CO + H2
(Syngas)
HIDRO GASIFICACIÓN
¿QUÉ ES EL GAS DE SÍNTESIS?
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GAS DE SÍNTESIS O SYNGAS
COH2
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El valor del Gas de Síntesis se debe al hecho de que contiene la mayoría de la energía química de la
materia prima con que fue alimentado inicialmente.
Poder Calorífico del Syngas = 75% de la materia prima.
Energía recuperable (vapor) = 15%
Pérdidas de calor = 10%
CARACTERÍSTICAS DEL GAS DE SÍNTESIS
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REACCIÓN DE DESPLAZAMIENTO
La reacción de desplazamiento, o por sus siglas en inglés WGSR describe la reacción de monóxido de carbono con agua para obtener dióxido de carbono e hidrógeno.
CO + H2O CO2 + H2
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REACCIÓN DE DESPLAZAMIENTO
Descubierta por Felice Fontana en 1870, solo encontró su valor industrial hasta el siglo XX.
Su uso principal está en la obtención de hidrógeno.
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(HC)n + O2 H2 + CO
2 CH4 + O2 4 H2 + 2 CO[ Metano + oxígeno hidrógeno + monóxido de C]
Oxidación parcial de hidrocarburos
REACCIÓN DE METANACIÓN (Sabatier y Senderens, 1902)
REACCIÓN DE GASIFICACIÓN
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REACCIÓN
AZUFRE
NITROGENO
CENIZAS
MOLECULAS DE OXIGENO
MOLECULA DE AGUA
CLORO
HIDROGENOCARBON
PARTICULA DE HIDROCARBURO
HIDROGENOMONOXIDO DE CARBONO
DIOXIDO DE CARBONO
AGUA CENIZAS
AMONIACO
ACIDO CLORHIDRICO
ACIDO SULFIDRICO
REACCIÓN DE FISHER Y TROPSCH (1923)
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FISHER - TROPSCH•SABATIER Y SANDERENS: Metanación con Catalizadores de Níquel
1902
• BASF: Uso del Syngas para producción de amoniaco
1912 •FISHER Y TROPSCH: Síntesis de hidrocarburos a partir de Syngas (Cat. Fe, Co, Zn)
1923
• BASF: Síntesis de Metanol a partir de Syngas
1926
• SASOL: Inicio de la producción de combustibles sintéticos1955
• 15 PLATAS: 9 Alemania, 4 Japón, 1 Francia y 1 Manchurria
1941 • RUHRCHEMIE: Primera planta comercial de hidrocarburos sintéticos
1936
Historia
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FISHER - TROPSCHReacciones más comunes PARAFINAS
ALQUENOS
ALCOHOLES Y ÉSTERES
ALDEHÍDOS Y CETONAS
ÁCIDOS Y ÉSTERES
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Oxidación parcial
Acondiciona-miento
ProductoLimpieza de gas
FT
Biomasa
Gas natural (Shell)
Carbón (Sasol)
(Diesel y en menor cantidad Gasolina, Kerosene, otros)
•Agua – gas•Remoción de CO2
DIESEL ECOLÓGICOEsquema del proceso
•Reciclado•Reformado
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Biomasa
Productos ligeros
Diesel EcológicoGasificación
Limpieza de gas
FT
C C
Gas de salida
Electricidad y
calor
DIESEL ECOLÓGICOEsquema del proceso
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DIESEL ECOLÓGICOGasificación
Constituyentes principales
[%Vol, seco] [%LHV]
CO 18 27,8H2 16 21,1CO2 16 …N2 42 …CH4 5,5 24,1C2H4 (Eteno) 1,7 12,4C2H6 (Etano) 0,1 0,8BTX 0,53 10,5Suma de Alquitranes 0,12 2,8TOTAL 100 100
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DIESEL ECOLÓGICOGasificación
Impurezas [mg/mnᵌ]NH3 2200HCl 130H2S 150COS, CS2, HCN, HBr <25Polvo, hollín, cenizas 2000
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1. Craqueo de alquitranes a altas temperaturas 2. Lavado (SCRUBBERS)3.Carbón activado en ZnO
DIESEL ECOLÓGICOLimpieza del Gas
Gas Unidad Syngas crudo Syngas Craqueado Gas FT
CH4 [%Vol] 6,42 0,01 0,01C2H4 (Eteno) [ppmV] 5936 <5 <5C2H6 (Etano) [ppmV] 7359 <5 <5BTX [ppmV] 1266 <5 <5Alquitranes [ppmV] ±50% <10 <10NH3 [ppmV] … 516 0,02H2S [ppbV] … 23789 <10COS [ppbV] … 47578 278HCl [ppbV] … 207 <10CS2 [%Vol] 100 100 100
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DIESEL ECOLÓGICOSíntesis FT
Impureza Nivel de Remoción
H2S + COS + CS2 <1 ppmV
NH3 + HCN <1 ppmV
HCl + HBr + HF <1 ppmVSolidos (Hollín, Polvo, cenizas) CualitativaCompuestos orgánicos (Alquitrán)
Bajo el punto de rocío
Segunda clase (heteroatomos) <1 ppmV
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Gasificación1 tonMadera
Biosyngas
100 LDiesel
ecológico
F T
DIESEL ECOLÓGICODesde el árbol hasta el barril
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POLIGENERACIÓN
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ELECTRICIDADPOLIGENERACIÓN
PRODUCTO VALOR3 MWh de Electricidad $120TOTAL $120
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POLIGENERACIÓNCOMBUSTIBLES Y ENERGÍA
PRODUCTOS VALOR0,083 MWh de Electricidad $30,28 bbls nafta $132,13 bbls diesel $166TOTAL $182
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POLIGENERACIÓNCOMBUSTIBLES Y ENERGÍA
PRODUCTOS VALOR0,083 MWh de Electricidad $120,28 bbls nafta $142,13 bbls diesel $1230,30 t nitrato de amonio $105TOTAL $254
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¿PREGUNTAS?
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GRACIAS