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
Gas
Natural
¿QUÉ ES EL GAS
DE SÍNTESIS?
Biomasa
Petróleos
pesados,
Carbón
Materias Primas
Aire
GASIFICACIÓN
O2
Carbonización
HIDRO
GASIFICACIÓN
N2 > CO + H2
(Gas de bajo poder
calorífico)
CO + H2
(Syngas crudo)
Carbón + H2O +
CO + H2
(Syngas)
H2
CO
GAS DE SÍNTESIS O
SYNGAS
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
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
Oxidación parcial de hidrocarburos
(HC)n + O2
2 CH4
+
[ Metano
O2
+ oxígeno
H2 + CO
4 H2
+
2 CO
hidrógeno + monóxido de C]
REACCIÓN DE METANACIÓN (Sabatier y Senderens, 1902)
REACCIÓN
MOLECULA DE
AGUA
CLORO
MONOXIDO
DE
CARBONO
HIDROGENO
DIOXIDO DE
CARBONO
NITROGENO
CENIZAS
AGUA
CENIZAS
AMONIACO
AZUFRE
CARBON
MOLECULAS DE
OXIGENO
HIDROGENO
ACIDO
SULFIDRICO
PARTICULA DE HIDROCARBURO
REACCIÓN DE FISHER Y TROPSCH (1923)
ACIDO
CLORHIDRICO
FISHER - TROPSCH
Historia
•SABATIER
SANDERENS:
Metanación
Catalizadores
Níquel
1912
Y
con
de
1902
• BASF: Uso del
Syngas para
producción de
amoniaco
• SASOL: Inicio de
la producción de
combustibles
sintéticos
1955
•FISHER Y TROPSCH:
Síntesis de
hidrocarburos a partir
de Syngas (Cat. Fe, Co,
Zn)
1923
1941
• 15 PLATAS:
9
Alemania, 4 Japón, 1
Francia y 1
Manchurria
1926
• BASF: Síntesis
de Metanol a
partir de
Syngas
• RUHRCHEMIE:
Primera planta
comercial de
hidrocarburos
sintéticos
1936
FISHER
TROPSCH
Reacciones más comunes
PARAFINAS
ALQUENOS
ALCOHOLES Y
ÉSTERES
ALDEHÍDOS Y
CETONAS
ÁCIDOS Y
ÉSTERES
DIESEL
ECOLÓGICO
Esquema del proceso
Oxidación
parcial
Gas
natural
(Shell)
Carbón
(Sasol)
Limpieza
de gas
Producto
Acondicionamiento
FT
•Agua – gas
•Remoción de
CO2 •Reciclado
•Reformado
(Diesel y
en menor
cantidad
Gasolina,
Kerosene,
otros)
DIESEL
ECOLÓGICO
Esquema del proceso
Gas de salida
Electricidad
y
Productos
ligeros
Biomasa
Limpieza
Gasificación de gas
CC
FT
Diesel
Ecológico
calor
DIESEL
ECOLÓGICO
Gasificación
Constituyentes
principales
CO
H2
CO2
N2
CH4
C2H4 (Eteno)
C2H6 (Etano)
BTX
Suma de Alquitranes
TOTAL
[%Vol,
seco]
18
16
16
42
5,5
1,7
0,1
0,53
0,12
100
[%LHV]
27,8
21,1
…
…
24,1
12,4
0,8
10,5
2,8
100
DIESEL
ECOLÓGICO
Gasificación
Impurezas
NH3
HCl
H2S
COS, CS2, HCN, HBr
Polvo, hollín,
cenizas
[mg/mnᵌ]
2200
130
150
<25
2000
DIESEL
ECOLÓGICO
Limpieza del Gas
Gas
CH4
C2H4 (Eteno)
C2H6 (Etano)
BTX
Alquitranes
NH3
H2S
COS
HCl
CS2
Unidad
[%Vol]
[ppmV]
[ppmV]
[ppmV]
[ppmV]
[ppmV]
[ppbV]
[ppbV]
[ppbV]
[%Vol]
Syngas crudo
6,42
5936
7359
1266
±50%
…
…
…
…
100
Syngas
Craqueado
0,01
<5
<5
<5
<10
516
23789
47578
207
100
Gas FT
1. Craqueo de alquitranes a altas temperaturas
2. Lavado (SCRUBBERS)
3.Carbón activado en ZnO
0,01
<5
<5
<5
<10
0,02
<10
278
<10
100
DIESEL
ECOLÓGICO
Síntesis FT
Impureza
Nivel de
Remoción
H2S + COS + CS2
<1 ppmV
NH3 + HCN
<1 ppmV
HCl + HBr + HF
Solidos (Hollín, Polvo,
cenizas)
Compuestos orgánicos
(Alquitrán)
Segunda clase
(heteroatomos)
<1 ppmV
Cualitativa
Bajo el punto de
rocío
<1 ppmV
DIESEL
ECOLÓGICO
Desde el árbol hasta el barril
1 ton
Madera
Gasificación
Biosyngas
FT
100 L
Diesel
ecológico
POLIGENERACIÓN
POLIGENERACIÓN
ELECTRICIDAD
PRODUCTO
3 MWh de Electricidad
TOTAL
VALOR
$120
$120
POLIGENERACIÓN
COMBUSTIBLES Y ENERGÍA
PRODUCTOS
0,083 MWh de Electricidad
0,28 bbls nafta
2,13 bbls diesel
TOTAL
VALOR
$3
$13
$166
$182
POLIGENERACIÓN
COMBUSTIBLES Y ENERGÍA
PRODUCTOS
0,083 MWh de Electricidad
0,28 bbls nafta
2,13 bbls diesel
0,30 t nitrato de amonio
TOTAL
VALOR
$12
$14
$123
$105
$254
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GRACIAS
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diesel ecológico