MX2013000979A - Metodo para produccion de gas conteniendo metano de gas de sintesis e instalacion para generacion de metano para llevar a cabo el metodo. - Google Patents

Abstract

La presente invención se relaciona con un método para la producción de gas conteniendo metano de gas de síntesis en el cual un gas de síntesis conteniendo monóxido de carbono e hidrógeno es alimentado para la metanización a un sistema de reactor (1) conteniendo un material de catalizador, en el cual la corriente de gas de proceso que abandona el sistema de reactor (1) es separada en una corriente de gas producto y una corriente de gas de reciclaje, y en el cual la corriente de gas de reciclaje es transportada a través de un eyector (5) para compensar una pérdida de presión y es conducida como refrigeración junto con el gas de síntesis al sistema de reactor (1). De acuerdo a la invención, la corriente de gas producto es comprimida a una presión que es más alta que la presión del gas de síntesis alimentado al sistema de reactor (1). Gas producto comprimido o gas industrial de un sistema de tubería de gas industrial (9) son alimentados como fluido motor al eyector (5) . La invención se relaciona también con una instalación para la generación de metano para llevar a cabo el proceso.

Description

MÉTODO PARA PRODUCCIÓN DE GAS CONTENIENDO METANO DE GAS DE SÍNTESIS E INSTALACIÓN PARA GENERACIÓN DE METANO PARA LLEVAR A CABO EL MÉTODO DESCRIPCIÓN DE LA INVENCIÓN La invención se relaciona con un método para la producción de un gas conteniendo metano de gas de síntesis, en el cual un gas de síntesis conteniendo monóxido de carbono e hidrógeno es alimentado para la metanización a un sistema de reactor conteniendo un material de catalizador, en donde la corriente de gas de proceso que abandona el sistema de reactor es separado en una corriente de gas producto y una corriente de gas de reciclaje, siendo transportada la corriente de gas de reciclaje a través de un eyector y se conduce al sistema de reactor (1) para la refrigeración.

A través del método pueden convertirse por ejemplo sólidos como carbón, biomasa en forma de madera y paja así como diferentes eductos líquidos conteniendo carbono en gas natural sintético que puede alimentarse a una red de transporte de gas natural.

La transformación de monóxido de carbono e hidrógeno en metano se lleva a cabo, por una parte, según la ecuación CO + 3H2 ? CH4 + H20.

Se tiene que tener en cuenta además la siguiente ecuación de equilibrio CO + H20 ? C02 + H2 de manera que se presenta adicionalmente una generación de metano según la reacción C02 + 4H2 ? CH4 + 2H20.

La etanización en un catalizador se realiza en total en forma fuertemente exotérmica. Se presenta aquí la desventaja de que a causa de los equilibrios de reacción el rendimiento de metano disminuye conforme incremente la temperatura. Para refrigerar el sistema de reactor se conoce, por lo tanto, separar la corriente de gas de proceso que abandona el sistema de reactor en una corriente de gas producto y una corriente de gas de reciclaje, alimentándose la corriente de gas de reciclaje previamente refrigerada nuevamente a la admisión del sistema de reactor. En el regreso del gas de reciclaje tienen que compensarse las pérdidas de presión ocurridas. Si se usa con esta finalidad un compresor, entonces se presenta el problema de que esté puede configurarse sólo con una inversión considerable para temperaturas mayores de aproximadamente 300°C, por lo que la corriente de gas de proceso que abandona el sistema de reactor se enfria usualmente mucho, lo que conlleva también una condensación del agua contenida en la corriente de gas de proceso.

Se conoce del documento GB 1 516 319 usar una bomba de chorro para el transporte de la corriente de gas de reciclaje y para compensar las pérdidas de presión, bomba que se designa también como eyector. El eyector tiene una construcción sencilla y puede operarse sin dificultad a temperaturas más altas, por ejemplo, a 300°C. El fluido motor del eyector es el gas de síntesis o vapor de agua alimentados al sistema de reactor. Al usar gas de síntesis como fluido motor éste sufre en el eyector una pérdida de presión, de modo que la metanización en el sistema de reactor se lleva a cabo a una presión más baja. A causa de los equilibrios de las reacciones de metanización resulta a causa de la reducción de la presión también un rendimiento más bajo de metano, de modo que se reduce la eficiencia del método. El uso de vapor de agua como fluido motor es desventajoso porque se acelera así el proceso de envejecimiento de los materiales usuales de catalizador.

Ante este fondo, la invención se basa en el objetivo de indicar un método para la producción de un gas conteniendo metano de gas de síntesis que puede realizarse con mayor eficiencia y costos menores.

Partiendo de un método que tiene las características inicialmente descritas se logra este objetivo inventivamente porque la corriente de gas producto es comprimida a una presión que es más alta que la presión del gas de síntesis alimentado al sistema de reactor, alimentándose al eyector como fluido motor o bien el gas producto así comprimido o un gas industrial de un sistema de tubería de gas industrial.

Para alimentar el gas producto a un aprovechamiento posterior se prevé una compresión en la cual, según un primer acondicionamiento de la invención, una proporción de este gas producto comprimido está previsto como fluido motor del eyector. De esta manera pueden evitarse las desventajas que se presentan en el estado de la técnica, a saber, una reducción de presión del gas de síntesis o un envejecimiento acelerado del material de catalizador.

La proporción del gas producto que no se usa como fluido motor puede almacenarse después de la aplicación de presión por ejemplo en un tanque de presión o alimentarse a un sistema de tubería de gas industrial. Así puede producirse en el marco de la invención en particular gas natural sintético que se alimenta después de la compresión adicional a una red de transporte de gas natural. La presión en semejante sistema de tubería de gas industrial se ubica usualmente entre 60 y 80 bar, mientras que el gas de síntesis introducido al sistema de reactor para la metanización está presente usualmente a una presión entre 30 y 50 bar. Gracias a la diferencia de presión considerable se necesita sólo una cantidad comparativamente pequeña¡ de fluido motor para poder compensar las pérdidas de presión de la corriente de gas de reciclaje.

Cuando la corriente de gas producto se introduce después de la compresión adicional en un sistema de tubería de gas industrial existe también la opción de alimentar al eyector gas industrial del sistema de tubería de gas industrial como fluido motor en lugar de la proporción de la corriente de gas producto. En particular si el sistema de tubería de gas industrial es una red de transporte de gas natural es conveniente una desulfuración fina del gas industrial alimentado al eyector como fluido motor para proteger al material de catalizador de menoscabo. Si se usa como fluido motor para el eyector gas industrial del sistema de tubería de gas industrial se presenta la ventaja adicional que también el eyector puede usarse para el arranque de la instalación.

Objeto de la invención es también una instalación de generación de metano para llevar a cabo el método precedentemente descrito. La instalación para la generación de metano comprende un sistema de reactor conteniendo un material de catalizador para la metanización a cuya admisión se encuentra conectada una alimentación para gas de síntesis, estando conectado en el lado de salida del sistema de reactor un sistema de tubería. En una tubería de retorno se prevé un eyector, estando conectado un lado de succión 1 del eyector al sistema de tubería y un lado de presión del eyector a la admisión del sistema de reactor. Para refrigerar el gas de reciclaje a una temperatura apropiada se prevé al menos un refrigerador que está dispuesto en la tubería de retorno o, preferentemente, entre el sistema de reactor y el eyector en el sistema de tubería. Se puede prever en particular pasar la totalidad de la corriente de gas de proceso que abandona el sistema de reactor a través de un refrigerador previsto para la generación de vapor.

El sistema de tubería comprende inventivamente, visto en la dirección de la corriente, atrás de la ramificación de la tubería de retorno un compresor, estando conectada una tubería de fluido motor que desemboca en una entrada de fluido motor del eyector atrás del compresor, vista en la dirección de la corriente, con el sistema de tubería o con un sistema de tubería de gas industrial para gas conteniendo metano conectada con el sistema de tubería, en particular una red de transporte de gas natural.

Puesto que en un reactor individual se logra sólo una transformación limitada de metano de por ejemplo 20% a causa de los equilibrios químicos, el sistema de reactor posee convenientemente varias etapas de reactor conectadas en serie y que contienen en cada caso material de catalizador. También queda en el marco de la invención enfriar ¡el gas producto entre las etapas individuales de reactor. Dependiendo de la aplicación pueden preverse etapas de procesamiento adicionales del gas de síntesis, como por ejemplo secado del gas y la eliminación de CO2, pudiendo realizarse estas etapas de proceso dentro del sistema de reactor o separadas del sistema de reactor.

BREVE DESCRIPCIÓN DE LAS FIGURAS La invención se explica a continuación por medio de figuras que representan sólo un ejemplo de realización. Se muestra: Fig. 1 una instalación de generación de metano para la producción de un gas conteniendo metano de gas de síntesis , Fig. 2 una variante de la instalación de generación de metano representada en la Fig. 1.

EXPLICACIÓN DE EJEMPLOS DE REALIZACIÓN Las Fig. 1 y 2 muestran una instalación para la generación de metano teniendo un sistema de reactor 1 conteniendo material de catalizador para la metanización de un gas de síntesis conteniendo monóxido de carbono e hidrógeno. A la admisión del sistema de reactor 1 se encuentra conectada una tubería de alimentación 2 para el gas de síntesis, estando conectada en el lado de salida del sistema de reactor 1 un sistema de tubería 3. La corriente de gas de proceso que abandona el sistema de reactor 1 es separada en una corriente de gas producto y una corriente de gas de reciclaje, siendo la corriente de gas de reciclaje llevado de regreso a través de una tubería de retorno 4 por medio de un eyector 5 a la admisión del sistema de reactor 1. El eyector 5 está conectado para esto con un lado de succión al sistema de tubería 3 y con un lado de presión a la admisión del sistema de reactor 1. Un refrigerador 6 está dispuesto entre el sistema de reactor 1 y el eyector 5 en el sistema de tubería 3.

El sistema de tubería 3 comprende, visto en dirección de la corriente, atrás de la ramificación de la tubería de retorno 4 un compresor 7 que comprime adicionalmente la corriente de gas producto. Entre la ramificación de la tubería de retorno 4 y el compresor 7 se encuentra dispuesto al menos un refrigerador 6' adicional. Este sirve para reducir la temperatura de la corriente de gas producto lo suficiente para no requerirse una configuración especial del compresor 7 para altas temperaturas .

Según la Fig. 1 se separa una proporción de la corriente de gas producto comprimido atrás del compresor 7 y se lleva a través de una tubería de fluido motor 8 a una entrada de fluido motor del eyector 5. Mientras que el gas de síntesis en la tubería de entrada 2 es introducido con una presión típicamente entre 30 y 50 bar al sistema de reactor 1, la presión del gas producto atrás del compresor es preferentemente entre 60 y 80 bar. Gracias a la presión claramente más alta una pequeña proporción de la corriente de gas de producto es suficiente para transportar la corriente de gas de reciclaje y compensar las pérdidas de presión correspondientes. Según la Fig. 1, la proporción del gas producto no usado como fluido motor puede alimentarse para el aprovechamiento posterior sin restricción a un tanque de presión o a un sistema de tubería de gas industrial.

La Fig. 2 muestra un acondicionamiento en el cual, a diferencia de la Fig. 1, todo el gas producto es alimentado, después de la compresión por el compresor 7, a un sistema de tubería de gas industrial 9, por ejemplo una red de transporte de gas natural. La tubería de fluido motor 8 está conectada aquí al sistema de tubería de gas industrial 9. Con la instalación para la generación de metano representada puede alimentarse, por ejemplo, gas natural sintético (SNG) a una red de transporte de gas natural. Se presenta la ventaja de que la tubería de fluido motor 8 pueda usarse también para arrancar la instalación para la generación de metano. Para proteger el sistema de reactor 1 de componentes de azufre que pueden estar contenidos en el gas industrial se prevé según la Fig. 2 en la tubería de fluido motor 8 un dispositivo 10 para la desulfuración fina.

Claims (7)

REIVINDICACIONES
1. ;1. Método para la producción de un gas conteniendo metano de gas de síntesis en el cual un gas de síntesis conteniendo monóxido de carbono e hidrógeno es alimentado para la metanización a un sistema de reactor conteniendo un material de catalizador, en el cual la corriente de gas de proceso que abandona el sistema de reactor es separado en una corriente de gas producto y una corriente de gas de reciclaje, en el cual la corriente de gas de reciclaje es transportada a través de un eyector y conducida al sistema de reactor para la refrigeración, caracterizado porque la corriente de gas producto es comprimida a una presión que es más alta que la presión del gas de síntesis alimentado al sistema de reactor y porque el gas producto comprimido es alimentado al eyector como fluido motor.
2. 2. Método para la producción de un gas conteniendo metano de gas de síntesis en el cual un gas de síntesis conteniendo monóxido de carbono e hidrógeno es alimentado para la metanización a un sistema de reactor conteniendo un material de catalizador, en el cual la corriente de gas de proceso que abandona el sistema de reactor es separado en una corriente de gas producto y una corriente de gas de reciclaje, en el cual la corriente de gas de reciclaje es transportada a través de un eyector y conducida al sistema de reactor para la refrigeración, caracterizado porque la corriente de gas de producto es comprimida a una presión que es más alta que la presión del gas de síntesis alimentado al sistema de reactor, porque la corriente de gas producto es introducido a un sistema de tubería de gas industrial y porque se alimenta al eyector gas industrial del sistema de tubería de gas industrial como fluido motor.
3. 3. Método según la reivindicación 2, caracterizado porque el gas industrial alimentado al eyector como fluido motor es sometido a una desulfuración fina .
4. 4. Método según la reivindicación 2 o 3, caracterizado porque el sistema de tubería de gas industrial es una red de transporte de gas natural.
5. 5. Método según una de las reivindicaciones 1 a 4, caracterizado porque el gas de síntesis es alimentado al sistema de reactor a una presión entre 30 y 50 bar.
6. 6. Método según una de las reivindicaciones 1 a 5, caracterizado porque la corriente de gas producto es comprimida a una presión entre 60 y 80 bar.
7. 7. Instalación para la generación de metano para la realización del método según una de las reivindicaciones 1 a 6 que tiene un sistema de reactor conteniendo un material de catalizador para la metanización a cuya admisión una tubería de alimentación para gas de síntesis está conectada, un sistema de tubería conectado en el lado de salida del sistema de reactor, un eyector en una tubería de retorno estando conectado un lado de succión del eyector al sistema de tubería y un lado de presión del eyector a la entrada del sistema de reactor, al menos un refrigerador que está dispuesto en la tubería de retorno o entre el sistema de reactor y el eyector en el sistema de tubería, caracterizada porque el sistema de tubería comprende un compresor atrás de la ramificación de la tubería de retorno, visto en la dirección de la corriente, estando conectada una tubería de fluido motor que desemboca en la entrada de fluido motor del eyector con el sistema de tubería atrás del compresor, visto en dirección de la corriente, o con un sistema de tubería de gas industrial para gas conteniendo metano que está conectado con el sistema de tubería.