USO DE GAS DE SINTESÍS II Seminario Internacional de Bioenergía José María Rincón Martínez Coordinador de la Red de Bioenergía 16 de Diciembre de 2014 Itajubá, Brasil

CONTENIDO ¿QUÉ ES EL GAS DE SÍNTESIS? REACCIONES DEL GAS DE SÍNTESIS Reacción de desplazamiento Metanación FISHER-TROPSCH PRODUCCIÓN DE DIÉSEL ECOLÓGICO Adecuación del Gas de Síntesis POLIGENERACIÓN

Petróleos pesados, Carbón Materias Primas Petróleos pesados, Carbón Gas Natural Biomasa Aire O2 Carbonización GASIFICACIÓN N2 > CO + H2 (Gas de bajo poder calorífico) CO + H2 (Syngas crudo) Carbón + H2O + (Syngas) HIDRO GASIFICACIÓN ¿QUÉ ES EL GAS DE SÍNTESIS?

GAS DE SÍNTESIS O SYNGAS CO H2

CARACTERÍSTICAS DEL GAS DE SÍNTESIS 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%

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

Su uso principal está en la obtención de hidrógeno. 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.

REACCIÓN DE GASIFICACIÓN (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 REACCIÓN DE FISHER Y TROPSCH (1923) AZUFRE NITROGENO CENIZAS MOLECULAS DE OXIGENO MOLECULA DE AGUA CLORO HIDROGENO CARBON PARTICULA DE HIDROCARBURO MONOXIDO DE CARBONO DIOXIDO DE CARBONO AGUA AMONIACO ACIDO CLORHIDRICO ACIDO SULFIDRICO REACCIÓN DE FISHER Y TROPSCH (1923)

FISHER - TROPSCH 1902 1912 1923 1926 1955 1941 1936 Historia 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 sintéticos 1955 15 PLATAS: 9 Alemania, 4 Japón, 1 Francia y 1 Manchurria 1941 RUHRCHEMIE: Primera planta comercial de hidrocarburos sintéticos 1936 FISHER - TROPSCH Historia

FISHER - TROPSCH Reacciones más comunes PARAFINAS ALQUENOS ALCOHOLES Y ÉSTERES ALDEHÍDOS Y CETONAS ÁCIDOS Y ÉSTERES

DIESEL ECOLÓGICO Esquema del proceso Oxidación parcial Acondiciona- miento Producto Limpieza de gas FT Biomasa Gas natural (Shell) Carbón (Sasol) (Diesel y en menor cantidad Gasolina, Kerosene, otros) Agua – gas Remoción de CO2 Reciclado Reformado

DIESEL ECOLÓGICO Esquema del proceso FT Limpieza Gasificación de gas Biomasa Productos ligeros Diesel Ecológico Gasificación Limpieza de gas FT C C Gas de salida Electricidad y calor

Constituyentes principales DIESEL ECOLÓGICO Gasificación Constituyentes principales [%Vol, seco] [%LHV] CO 18 27,8 H2 16 21,1 CO2 … N2 42 CH4 5,5 24,1 C2H4 (Eteno) 1,7 12,4 C2H6 (Etano) 0,1 0,8 BTX 0,53 10,5 Suma de Alquitranes 0,12 2,8 TOTAL 100

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

DIESEL ECOLÓGICO Limpieza del Gas Gas Unidad Syngas crudo Syngas Craqueado Gas FT CH4 [%Vol] 6,42 0,01 C2H4 (Eteno) [ppmV] 5936 <5 C2H6 (Etano) 7359 BTX 1266 Alquitranes ±50% <10 NH3 … 516 0,02 H2S [ppbV] 23789 COS 47578 278 HCl 207 CS2 100 1. Craqueo de alquitranes a altas temperaturas 2. Lavado (SCRUBBERS) 3.Carbón activado en ZnO

DIESEL ECOLÓGICO Síntesis FT Impureza Nivel de Remoción H2S + COS + CS2 <1 ppmV NH3 + HCN HCl + HBr + HF Solidos (Hollín, Polvo, cenizas) Cualitativa Compuestos orgánicos (Alquitrán) Bajo el punto de rocío Segunda clase (heteroatomos)

DIESEL ECOLÓGICO Desde el árbol hasta el barril 100 L Diesel 1 ton Gasificación 1 ton Madera Biosyngas 100 L Diesel ecológico F T

POLIGENERACIÓN

POLIGENERACIÓN PRODUCTO VALOR 3 MWh de Electricidad $120 TOTAL

POLIGENERACIÓN PRODUCTOS VALOR 0,083 MWh de Electricidad $3 COMBUSTIBLES Y ENERGÍA PRODUCTOS VALOR 0,083 MWh de Electricidad $3 0,28 bbls nafta $13 2,13 bbls diesel $166 TOTAL $182

POLIGENERACIÓN PRODUCTOS VALOR 0,083 MWh de Electricidad $12 COMBUSTIBLES Y ENERGÍA PRODUCTOS VALOR 0,083 MWh de Electricidad $12 0,28 bbls nafta $14 2,13 bbls diesel $123 0,30 t nitrato de amonio $105 TOTAL $254

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