BRPI0711686B1

BRPI0711686B1 - processos para converter material carbonífero em síntese de gás, e para converter dejeto municipal, biomassa, madeira, carvão ou um polímero sintético ou natural e aparelho para converter material carbonífero em síntese de gás

Info

Publication number: BRPI0711686B1
Application number: BRPI0711686A
Authority: BR
Inventors: Seung Park Chan; M Norbeck Joseph
Original assignee: Univ California
Priority date: 2006-07-18
Filing date: 2007-07-17
Publication date: 2017-01-31
Also published as: US7897649B2; US20080021122A1; CA2657656A1; MX2009000700A; EP2043981A4; BRPI0711686A2; US20080021119A1; AU2007275751A1; TW200813209A; JP2009543932A; WO2008010993A1; AU2007275751B2; CN101489963B; CN101489963A; AR061920A1; EP2043981A1

Abstract

processos para converter material carbonífero em síntese de gás, e para converter dejeto municipal, biomassa, madeira, carvão ou um polímero sintético ou natural e aparelho para converter material carbonífero em síntese de gás. um aperfeiçoado, econômico e alternativo método para fornecer vapor e metano à um reformador de metano a vapor (smr) é acompanhado por uma combinação de procedimentos, onde o gás produzido de um reator de hidrogaseificação a vapor (shr) é usado como estoque de abastecimento para o smr pela remoção das impurezas do fluxo produzido do shr com uma unidade limpadora de gás que opera substancialmente em pressões de processo e à uma temperatura acima do ponto de fervura da água na pressão do processo, sendo posicionado entre o shr e o smr.

Description

“PROCESSOS PARÁ CONVERTER MATERIAL CARBONÍFERO EM SÍNTESE DE GÁS, E PARA CONVERTER DEJETO MUNICIPAL, BIOMASSA, MADEIRA, CARVÃO OU UM POLÍMERO SINTÉTICO OU NATURAL E APARELHO PARA CONVERTER MATERIAL CARBONÍFERO EM SÍNTESE DE GÁS” Este pedido é uma continuação-em-parte, e reivindicando o benefício do Pedido de Patente Norte-Americano No. 11/489.353 requerido em 18 de julho de 2006. O campo da invenção é a síntese do combustível de transporte do abastecimento de carboníferos. Há uma grande necessidade de identificar novas fontes de energia química e métodos para sua conversão em combustíveis de transporte alternativos, direcionado para muitos assuntos, incluindo meio ambiente, saúde, tecidos de segurança, e a inevitável escassez de suprimentos de combustíveis baseados em. O numero um mundial de veículos equipados com motores de combustão interna continua a crescer, particularmente em países em desenvolvimento. A população mundial de veículos fora dos Estados Unidos principalmente usa combustível diesel, crescendo mais rápido do que nos Estados Unidos. Esta situação poderá mudar com veículos com combustíveis mais eficientes, usando tecnologias de motores diesel e/ou híbrido, que são introduzidos para reduzir tanto o consumo como todo tipo de emissão. Uma vez que os recursos para a produção de combustíveis baseados em petróleo estão sendo esgotadas, a dependência do petróleo ser tornará uma grande problema, a menos que combustíveis alternativos de não petróleo sejam desenvolvidos. Além disso, a norma combustão de combustíveis baseados em petróleo em motores convencionais possam causar sérios problemas ambientais como poluição, a menos que rígidos métodos para o controle da emissão do gás do escapamento sejam usados. Um combustível diesel sintético de combustão limpa poderá ajudar a reduzir as emissões dos motores diesel. A produção de combustíveis de transporte de combustão limpa requer tanto a reformulação dos combustíveis baseados em petróleo, como na descoberta de novos métodos para a produção de energia ou a síntese do combustível dos materiais não usados. Existem muitas fontes viáveis, derivadas tanto de orgânicos renováveis como de resíduos de materiais carboníferos. Utilizando resíduo carbonífero para produzir combustíveis sintéticos é um método economicamente viável uma vez que a entrada do estoque de abastecimento já é considerada de pequeno valor, descartado como resíduo e o dejeto sempre sendo poluente. Os combustíveis de transporte líquidos tem inerentes vantagens sobre os combustíveis gasosos, tendo mais altas densidades energéticas do que os combustíveis gasosos na mesma pressão e temperatura. Os combustíveis líquidos poderão ser armazenados na atmosfera ou em baixas pressões para alcançar as densidades de energia do combustível líquido, enquanto os combustíveis gasosos deverão ser armazenados em um tanque ou veículo em altas pressões para que possam estar seguros no caso de vazamentos ou repentina ruptura. A distribuição dos combustíveis líquidos é muito mais facilitada do que a dos combustíveis gasosos, usando simples bombas ou oleodutos. A infra-estrutura do combustível líquido do existente setor de transporte assegura fácil integração no mercado existente de qualquer produção de combustíveis de transporte líquidos sintéticos de combustão limpa. A viabilidade dos combustíveis de transporte líquido de combustão limpa é uma prioridade nacional. Produzindo a síntese do gás (que é uma mistura de hidrogênio e do monóxido de carbono) limpa e eficientemente a partir de fontes carboníferas, que poderão ser sujeitas à processos do tipo Fischer-Tropsch para produzir gasolina sintética limpa e valiosa e combustíveis diesel, beneficiando tanto o setor de transporte como a saúde da sociedade. O processo tipo Fischer-Tropsch ou reator, que é definido aqui para incluir respectivamente um processo Fischer-Tropsch ou reator, é qualquer processo ou reator que use gás sintético para produzir um combustível líquido. Similarmente, um combustível liquido do tipo Fischer-Tropsch é um combustível produzido pelo referido processo ou reator. Um processo Fischer-Tropsch é permitido para a aplicação conhecida no estado da técnica de métodos de tratamento após o gás sair do escapamento pela redução do NOx, remoção de partículas tóxicas presentes no escape do motor diesel, e a redução da normal combustão de produtos poluentes, correntemente acompanhados por catalisadores que são entoxicados rapidamente por qualquer enxofre presente, como o caso de ordinários estoques de derivados de combustível diesel, reduzindo a eficiência do catalisador. Tipicamente, combustíveis líquidos do tipo Fischer-Tropsch, produzidos de biomassas derivadas da síntese do gás, são livres de enxofre, livres de aromáticos e no caso do combustível diesel sintético tem um ultra alta valor cetânico. O material biomassa é o mais comumente estoque de abastecimento de resíduo carbonífero processado para produzir combustíveis renováveis. Os estoques de abastecimento de biomassa poderão ser convertidos para produzirem eletricidade, calor, produtos químicos valiosos ou combustíveis. A maior parte da nação da Califórnia usa e desenvolve várias tecnologias de utilização de biomassa. Por exemplo, somente no Condado de Riverside, área da Califórnia, é estimado que aproximadamente 4000 toneladas de resíduo de madeira seja descartado diariamente. De acordo com outras estimativas, mais de 100.000 toneladas de biomassa por dia são despejadas em aterros sanitários na área do Condado de Riverside. Este resíduo compreende aproximadamente 30% de resíduo de papel ou papelão, 40% de resíduo orgânico (vegetação e alimentos), e 30% de combinações de papel, madeira e resíduo metálico. Os componentes carboníferos deste material residual tem energia química que podería ser usada para reduzir a necessidade para outras fontes de energia se elas fossem convertidas em um combustível de combustão limpa. Essas fontes de resíduo de material carbonífero não são somente fontes viáveis. Enquanto muitos materiais de resíduos de carboníferos existem, como papel, poderão ser separados re-usados e reciclados, para outros materiais, o resíduo produzido não necessita pagar qualquer contribuição, se o resíduo for liberado diretamente à uma instalação de conversão. Uma taxa contributiva , presentemente de US$ 30-US$ 35 por tonelada, é usualmente cobrado pela agência gerenciadora do resíduo/lixo para recompensar custos com o descarte. Conseqüentemente não somente custos com descarte poderão ser reduzidos pelo transporte do resíduo/lixo para uma fábrica processadora de combustíveis sintéticos, mas adicional resíduo poderá ser viabilizado face à redução do custo do descarte. A queima da madeira em um forno à lenha é um simples exemplo do uso da biomassa para produzir energia à calor. Infelizmente, o início da queima do resíduo da biomassa para obter energia e calor não é um método limpo e eficiente para utilizar o valor calorífico. Por exemplo, muitas outras maneiras de se utilizar resíduos carboníferos estão sendo descobertos. Por exemplo, um caminho pe produzir combustíveis de transporte líquidos sintéticos e outro é produzir gás energético para conversão em eletricidade. Usando combustíveis de fontes renováveis de biomassa poderá atualmente diminuir a rede de acúmulo de gases estufa, como dióxido de carbono, enquanto se provê limpeza e eficiente energia para o transporte. Um dos principais benefícios da co-produção dos combustíveis líquidos sintéticos a partir de fontes de biomassa é que eles podem prover um combustível de transporte armazenável reduzindo os efeitos dos gases estufa e contribuindo para o aquecimento global. No futuro, esses processos de co-produçáo poderão prover combustíveis de combustão limpa para uma economia do combustível renovável que poderá ser mantido continuamente. Um número de processos existem para converter carvão e outros materiais carboníferos para combustíveis de transporte de combustão limpa, mas eles tendem a serem muito onerosos para competir no mercado com os combustíveis baseados em petróleo, ou produzindo combustíveis voláteis, como metanol e etanol que tem valores de pressão vaporosa muito altos em áreas de alta poluição, com na base do ar do Sudeste da Califórnia, sem regulamentações para a limpeza do ar. Um exemplo deste último processo pe o Processo Metanol Hynol, que usa hidro-gaseificação e reatores reformadores a vapor para sintetizar metano usando um co-abastecimento de materiais carboníferos sólidos e gás natural, e que tem uma eficiência de conversão de carbono demonstrada e >85% nas demonstrações em escala laboratorial. Mais recentemente, um processo foi desenvolvido para produzir síntese de gás no qual uma pasta fiuída de partículas do material carbonífero em água, e hidrogênio de uma fonte interna, são alimentadas em um reator de hidro-gaseificação sob condições para gerar o gás produzido rico. Esta é a alimentação ao longo do fluxo em um reformador pirolítico a vapor sob condições para gerar síntese de gás. Este processo é descrito em Norbeck et al, Pedido de Patente Norte-Americano No. 10/503.435 (publicado como U S 2005/02562212) intitulado “Produção de Combustíveis de Transporte Sintéticos A partir de Material Carbonífero Usando Hidro-Gaseificação Auto-Sustentável”. Em uma adicional versão do processo, usando um reator de hidro-gaseificação a vapor (SHR) o material carbonífero é aquecido simultaneamente na presença de hidrogênio e vapor sobreoposta à pirólise de vapor e em uma única etapa de hidro-gaseificação. Este processo é descrito em detalhes em Norbeck et al., Pedido de Patente Norte-Americano No. 10/911.248 (publicado como US 2005/003920) intitulado “Pirólise do Vapor Còmo Um Processo Para Acentuar a Hidro-Gaseificação do Material Carbonífero” . As revelação dos Pedidos de Patente Norte-Americanos Nos. 10/503.435 e 10/911.348 são aqui incorporados para referência. A produção a síntese do gás através da gaseificação e a produção de um combustível líquido a partir da síntese do gás são processos totalmente diferentes. De particular interesse à presente invenção, é a produção da síntese do gás usando um reformador de metano a vapor (SMR), um reator que é amplamente usado para produzir síntese de gás para a produção de combustíveis líquidos e outros produtos químicos. A reações ocorrem no SMR e podem ser descritas como se segue: ch4+h2o -> CO+3H2 (1) Ou CH4+2H2O-> CO2+4H2 (2) O monóxido de carbono e 0 hidrogênio são produzidos no SMR usando 0 vapor e o metano como abastecimento. Processos de água aquecidos em um gerador de vapor produz o requerido vapor. O metano é usualmente suprido na forma de gás natural comprimido, ou por meio de um fluxo de gás de saída de baixo peso molecular a partir de u m produto químico ou processo de refinaria. A invenção provê um aperfeiçoado, econômico e alternativo método para suprir vapor e metano à um SMR. Isto é acompanhado por uma combinação de novos procedimentos, onde o gás produzido a partir do SHR é usado como estoque de abastecimento para o SMR pela remoção das impurezas do fluxo produzido do SHM com um gás limpo a partir de um é usado como estoque de abastecimento para SMR pela remoção das impurezas do fluxo produzi do SHR com uma unidade de limpadora de gás que opera em pressões de processos e sendo posicionado entre o SHR e 0 SMH..Em uma incorporação da invenção, 0 gás produzido de um SHR é usado como estoque de abastecimento para o SMR. Como acima descrito, este vapor e gás rico em metano são gerados por meio de hidro-gaseificação da pasta fluída, que é uma mistura de material carbonífero e água. Este gás produzido, uma mistura de gás rico em metano , onde vapor está presente como um resultado do super-aquecimento da água no estoque de abastecimento, servindo como um fluxo de abastecimento ideal para 0 SMR. O outro procedimento requer a remoção das impurezas do fluxo produzido do SHR, como finas partículas de resíduos.cinzas de combustão e carvão, sulfito de hidrogênio (H2S) e outros componentes inorgânicos. Essas impurezas devem ser removidas no sentido de prevenir unidade no catalisador usado no SMR. Convencionalmente, uma combinação de filtros de partículas, um solvente de lavagem (aminas , Selexol™, Rectisol™), e hidro-desulfurização por meio do processo Claus são usados para esta finalidade. No processo Claus, o H2S é parcialmente oxidado com ar em um forno de reação à altas temperaturas (10001400° C). O enxofre é formado, mas algum H2S permanece não reagida, e algum S02 é feito requerendo que o remanescente H2S seja reagido com S02 à baixas temperaturas (aproximadamente 200-350° C) sobre um catalisador para fazer mais enxofre. Entretanto, face ao fluxo de abastecimento do SMR necessitar ser mantido em altas temperaturas, o re-aquecimento do fluxo do gás consome uma significante quantidade de energia. Conseqüentemente, essas convencionais técnicas de limpeza são proibitivas sob um ponto de vista energético, Além disso, os benefícios fornecidos pela retenção do fluxo do fluxo produzido no SHR são perdidos. De acordo com isso, em outra incorporação da invenção, uma unidade gás é provida para operar em pressões do processo e sendo localizada entre o SHR e o SMR. Mais particularmente, um processo é provido para converter o material carbonífero em síntese de gás, compreendendo simultaneamente maieriai carbonífero aquecido na presença tanto de hidrogênio como de vapor, à uma pressão e temperatura suficientes para gerar um fluxo de metano e gás rico em monóxido de carbono, que poderá ser chamada como gás produzido. As impurezas são removidas do fluxo do gás produzido na pressão do processo à uma temperatura acima do ponto de fervura da água na pressão do processo, e o resultante gás produzido fica sujeito ao reformador de metano a vapor sob condições na qual a síntese do gás compreendendo hidrogênio e monóxido de carbono sendo gerados. Em um específico processo, para a conversão de dejeto municipal, biomassa, madeira, carvão, ou um polímero sintético ou natural para a síntese do gás, o material carbonífero é simultaneamente aquecido na presença de hidrogênio e vapor, à uma temperatura aproximada de 700° C à 900° C e à uma pressão aproximada de 132 psi à 560 psi, dessa forma gerando um fluxo de metano e de gás produzido rico em monóxido de carbono. As impurezas são removidas do fluxo de gás produzido na pressão do processo e à uma temperatura acima do ponto de fervura da ágüa na pressão do processo (que poderá ser substancialmente na temperatura do processo), seguindo que p resultante gás produzido, seja sujeito ao reformador de metano a vapor sob condições de gerar síntese de gás compreendendo hidrogênio e monóxido de carbono à um raio mole de H2:CO na faixa de aproximadamente 3 à 1. O requerido raio mole H2:CO de um reator tipo Fischer-Tropesch com um catalisador à base de cobalto é de 2:1. De acordo com isso, há um excesso de hidrogênio que poderá ser separado e alimentado no SHR para fazer um processo auto-sustentável, ou seja, sem requerer um abastecimento de hidrogênio externo. A síntese do gás gerada pelo reformador de metano a vapor poderá ser alimentada pelo reator tipo Fischer-Tropsch em condições onde um combustível líquido seja produzido. O calor exotérmico da reação tipo Fischer-Tropesch poderá ser transferido à reação da hidro-gaseificação e/ou da reação do reformador de metano a vapor. Para um melhor entendimento e compreensão da invenção, referência detalhada será feita da seguinte descrição tida em conjunto com ao desenhos em anexo, apresentados em caráter exemplificativo e não limitativo, nos quais: - A Figura 1 é um diagrama de fluxo do processo desta invenção; - A Figura 2 é um diagrama de fluxo do balanço da massa do processo; e - A Figura 3 graficamente representa os componentes produzidos com e sem a invenção.

Esta invenção provê uma combinação de procedimentos, onde em uma incorporação da invenção, o estoque de abastecimento para um SMR é um mistura de vapor e de gás produzido rico em metano gerado por meio da hidro-gaseificação de uma mistura de material carbonífero e água em um SHR. O vapor está presente como um resultado do super-aquecimento da água no estoque de abastecimento, servindo como um ideal fluxo de abastecimento para o SMR. O outro procedimento requer um método de remoção das impurezas do fluxo produzido do SHR, como finas partículas de resíduo de combustão e carvão, sulfito de hidrogênio, (H2S) e outros componentes inorgânicos. Essas impurezas deverão ser removidas η o sentido de prevenir umidade do catalisador usado no SMR enquanto manter o fluxo de abastecimento do SMR em suas altas temperaturas de processo. De acordo com isso, em outra incorporação da invenção, uma unidade limpadora de gás é provida para operar na pressão do processo e à uma temperatura acima do ponto de fervura da água na pressão do processo e sendo localizada entre o SHR e o SMR. Com relação à Figura 1, um diagrama de fluxo é mostrado. Um abastecimento de hidrogênio gerado internamente 10 é alimentado em um SHR 12 juntamente com o estoque de abastecimento do carbonífero 14 e água 16, que são aquecidos à 750° C e à 400 psi no SHR 12. O gás produzido resultante é direcionado para um filtro de limpeza do gás 19, por exemplo conjunto de filtros de vala, em aproximadamente 350° C à aproximadamente 400 psi. A partir daí, após a remoção do enxofre e do resíduo da combustão, o efluente é direcionado à um SMR 20 onde a síntese do gás é gerada e alimentada em um reator Fischer-Tropsch 22, do qual água pura 24, combustível diesel e/ou cera 26 são obtidos. Uma parte do hidrogênio é desviada do SMR 20, no 28 para ser alimentada novamente no SHR 12. O calor 30 do reator Fischer-Tropsch 22 é usado para suplementar o calor no SMR. Operando a unidade acima da temperatura borbulhante da água se permite água estar presente como vapor no fluxo produzido gasoso do SHR, e assim possibilitando o processo à reter a maior parte do calor sensível no fluxo efluente. Um diagrama do fluxo processo do balanço da massa é mostrado na Figura 2. Os percentuais de massa do fluxo produzido em cada etapa do processo são providas na Figura. O processo modelo de equilíbrio ASFEN PLUS™ FOI usado como programa de modelagem comercialmente viável permitindo um processo modelo de ser criado pela especificação dos componentes químicos e condições de operação. O programa leva todas as especificações e simulações do modelo, executando todos os necessários cálculos necessários para resolver a conseqüência do sistema, e dessa forma prevendo seu comportamento. Quando os cálculos são completados, o ASPEN PLUS™ lista os resultados, fluxo por fluxo, e unidade por unidade. Como mostrado na Figura 2, um estoque de abastecimento SHR de hidrogênio e 41% de pasta fluída de carvão resulta na produção da síntese do gás com um raio mole de 3.4:l de hidrogênio para monóxido de carbono no SMR. O requerido abastecimento de hidrogênio para o SHR poderá ser suprido através de meios externos ou pelo estoque de abastecimento interno de uma parte do hidrogênio produzido no SMR. Em um particular exemplo, uma pasta fluída de 41% de carvão, 52% de água e 7% de hidrogênio são usados, obtendo-se os seguintes procedimentos de Norbeck et al, Pedido de Patente Norte-Americano No. 10/911.348. Qualquer filtro habilitado para operar à .uma temperatura acima do ponto de fervura da água na pressão do processo poderá ser usado. Um filtro referido comercialmente viável é um filtro de vela, que é bem conhecido no estado da técnica. Ver, por exemplo, A Patente Norte-Americana No. 5.474.585, revelada e aqui incorporada para referência. Uma unidade limpadora de gás viável que poderá ser usada nesta invenção é aquela conhecida como um filtro de vela no qual uma série de filtros em forma de vela são conduzidos em um recipiente de filtragem. Os filtros vela são feitos de material metálico de aço inoxidável para remover qualquer tipo de finas partículas (cinza, resíduo de combustão, sais orgânicos e carvão não reagido) do fluxo do gás. A pasta fluída é alimentada em uma entrada inferior e filtrada fora em uma saída superior. O objeto da partícula é levado para outra saída como uma massa. As impurezas do enxofre existente no gás produzido no SHR, a maior parte na forma de sulfito de hidrogênio são removidas pela passagem do gás produzido através de um leito condicionado com sorbentes de óxido metálico na unidade limpadora de gás, particularmente o material levado de uma saída da massa. Os sorbentes ativos incluem, mas não se limitam à óxidos baseados em Zn, como óxido de zinco, vendido por Süd-Chemie, Louisvilie, Kentucky. Eiementos de filtro metálico poroso são viáveis de Bekaert em Marietta, Geórgia, em formas e tamanhos apropriados, como Bekpor® Porous Media que é feito de uma matriz sinterizada de aço inoxidável com um tamanho de poro de 1. Esses absorbentes e os elementos do filtro permitem os efeitos da queda da pressão e das limitações da transferência da massa sólida para serem minimizadas. Em uma pressão de 28 atm., as temperaturas abrangendo de 300° C à 500° C e velocidade de espaço de até 2000/hr tem sido usadas na desulfurização do gás produzido AHR. O conteúdo do sulfito de hidrogênio do gás é administrado por meio da sulfidação dos sorbentes à níveis baixos suficientes para evitar a desativação do catalisador SMR. Os sorbentes usados na unidade limpadora de gás poderão ser substituídos por sorbentes novos ou regenerados no local com ar diluído em múltiplos paralelos leitos sorbentes. Dados experimentais demonstrando o sucesso da operação do SMR com direto abastecimento do fluxo produzido pelo SHR é mostrado na Figura 3. As concentrações do gás medido na saída do SMR são registrados ao longo com o perfil da temperatura do SMR. Quando a temperatura do SMR for baixa, a maior parte do produto observado que sai do SMR é metano ( uma vez que o SHR é o único reator sendo operado). Quando a temperatura do SMR aumenta, a concentração de metano diminui e um correspondente aumento de hidrogênio e concentrações de monóxido de carbono são observadas. A composição final da síntese do gás produzida no SMR tem um raio mole de H2:CO de 3:1. Mais geralmente, o processo desta invenção poderá produzir a composição da síntese do gás tendo um raio mole na faixa de 2:1 à 6:1. O resultante efluente é uma síntese de gases ricos em hidrogênio, monóxido de carbono e vapor. Aproximadamente um terço do hidrogênio produzido no SMR é reciclado novamente pelo SHR. Conseqüentemente, nenhuma fonte de saída do hidrogênio é necessária para manter a operação em estado permanente. Os processos SHR e o SMR, dessa forma, poderão ser considerados para serem quimicamente alto-sustentáveis. A remanescente síntese do gás é então viabilizada para a produção dos combustíveis e o processo de aquecimento. Em uma incorporação da invenção, a síntese do gás é alimentada por um reator Fischer-Tropsch em um processo que poderá produzir zero de enxofre, valor ultra alto de cetânio combustível como diesei e produtos de cera de parafina valiosos. A ausência do enxofre possibilita baixo poluente e partículas emitindo combustível diesei são concebidas. Adequados sub-produtos poderão ser produzidos, por exemplo, água purificada, que poderá ser reciclada para criar o abastecimento da pasta fluída no processo. As reações Fischer-Tropsch também produzem gás final contendo hidrogênio, CO, C02 e alguns gases hidro-carbonos leves. O hidrogênio poderá ser desprovido do gás final e reciclado ou no SHR ou no reator Fischer-Tropsch. Quaisquer pequenas quantidades de outros gases como CO e C02 poderão ser explodidos. Apesar da presente invenção e suas vantagens terem sido aqui descritas, deverá ser entendido que várias modificações, substituições e alterações poderão ser feitas nela sem fugir do espírito e escopo da invenção co mo definido nas reivindicações em anexo. Além disso, o escopo do presente pedido de patente não é pretendido a ser limitado às particulares incorporações dos processos e aparelhos descritos no relatório descritivo. Um especialista na matéria apreciará prontamente da revelação da presente invenção, processos e aparelhos existentes presentemente ou a serem desenvolvidos que realizem substancialmente a mesma função ou que atinjam substancialmente o mesmo resultado como os das correspondentes incorporações aqui descritas, poderão ser utilizados de acordo com a presente invenção. De acordo com isso, as reivindicações em anexo são pretendidas para incluírem referidos processos e o uso dos referidos aparelhos dentro do seu escopo.

REIVINDICAÇÕES

Claims

1. Processo para converter material carbonífero em gás de síntese caracterizado pelo fato de que compreende as etapas de: aquecer uma pasta fluida, compreendendo água e material carbonífero, com hidrogênio em um reator de hidrogaseificação a vapor, em uma temperatura e pressão suficientes para gerar um fluxo de metano, monóxido de carbono e um gás produzido rico de vapor; em que o vapor no hidrogaseificador é gerado como o resultado de superaquecimento da água de pasta fluida; remover impurezas de enxofre a partir do fluxo de gás produzido; e sujeitar o gás produzido resultante às condições do reformador de metano a vapor; por meio do que gás de síntese compreendendo hidrogênio e monóxido de carbono é gerado em uma razão entre 2:1 e 6:1.

2. Processo, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por a temperatura ser de 700° C à 900° C.

3. Processo, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por as impurezas serem removidas do fluxo do gás produzido substancialmente na dita pressão.

4. Processo, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por o reformador de metano a vapor ser conduzido sob condições nas quais a composição do gás de síntese existindo no SMR tem uma faixa de razão molar H2:CO de 2:1 até 6:1.

5. Processo, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por o reformador de metano a vapor ser conduzido sob condições nas quais a composição do gás de síntese existindo no SMR tem uma razão molar H2:CO de 3:1.

6. Processo, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por o material carbonífero compreender dejeto municipal, biomassa, madeira, carvão ou um polímero sintético ou natural.

7. Processo, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por o gás de síntese gerado pelo reformador de metano a vapor ser alimentado em um reator Fischer-Tropsch sob condições nas quais um combustível líquido é produzido.

8. Processo para converter um dejeto municipal, biomassa, madeira, carvão ou um polímero sintético ou natural em gás de síntese, caracterizado pelo fato de que compreende as etapas de: simultaneamente aquecer o material carbonífero, em um reator de hidrogaseificação a vapor, na presença tanto de hidrogênio como de água, a uma temperatura de 700° C à 900° C e uma pressão de 910 KPa até 3861 KPa (132 psi até 560 psi), para gerar vapor, metano e um gás produzido rico em monóxido de carbono; em que o vapor gerado no hidrogaseificador é o resultado do superaquecimento da água de pasta fluida; remover impurezas de enxofre a partir do fluxo de gás produzido substancialmente nas ditas pressão e temperatura acima de um ponto de ebulição da água; sujeitar o gás produzido resultante a condições do reformador de metano a vapor por meio do que gera gás de síntese compreendendo hidrogênio e monóxido de carbono em uma razão de 2:1 até 6:1; e abastecer o gás de síntese pelo reformador de metano a vapor em um reator Fischer-Tropsch sob condições nas quais um combustível líquido é produzido.

9. Processo, de acordo com a reivindicação 8, caracterizado pelo fato de que compreende a transferência do calor exotérmico a partir da reação Fischer-Tropsch para a reação de hidrogaseificação e/ou para a reação do reformador de metano a vapor.

10. Processo, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a reformação de metano a vapor é realizada utilizando vapor unicamente gerado a partir da dita etapa de aquecimento simultâneo.

11. Processo, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que as impurezas de enxofre são H2S.

12. Processo, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a remoção de impurezas do fluxo de gás produzido está a uma temperatura acima do ponto de ebulição da água na pressão do processo.

13. Processo, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o vapor é também gerado a partir do aquecimento simultâneo da pasta aquosa de material carbonífero na presença de hidrogênio e água.

14. Processo, de acordo com a reivindicação 13, caracterizado pelo fato de que o vapor gerado é suficiente para abastecer o reator reformador de metano de vapor através do qual é gerado o gás de síntese compreendendo hidrogênio e monóxido de carbono.

15. Processo, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o aquecimento simultâneo da pasta aquosa de material carbonífero e hidrogênio é realizado sem um catalisador de reação.