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

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

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?

GAS DE SÍNTESIS O SYNGAS

COH2

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

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

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.

(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

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)

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

FISHER - TROPSCHReacciones más comunes PARAFINAS

ALQUENOS

ALCOHOLES Y ÉSTERES

ALDEHÍDOS Y CETONAS

ÁCIDOS Y ÉSTERES

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

Biomasa

Productos ligeros

Diesel EcológicoGasificación

Limpieza de gas

FT

C C

Gas de salida

Electricidad y

calor

DIESEL ECOLÓGICOEsquema del proceso

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

DIESEL ECOLÓGICOGasificación

Impurezas [mg/mnᵌ]NH3 2200HCl 130H2S 150COS, CS2, HCN, HBr <25Polvo, hollín, cenizas 2000

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

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

Gasificación1 tonMadera

Biosyngas

100 LDiesel

ecológico

F T

DIESEL ECOLÓGICODesde el árbol hasta el barril

POLIGENERACIÓN

ELECTRICIDADPOLIGENERACIÓN

PRODUCTO VALOR3 MWh de Electricidad $120TOTAL $120

POLIGENERACIÓNCOMBUSTIBLES Y ENERGÍA

PRODUCTOS VALOR0,083 MWh de Electricidad $30,28 bbls nafta $132,13 bbls diesel $166TOTAL $182

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

¿PREGUNTAS?

GRACIAS