conversion de carbon y aceite - amgp · 2019-10-22 · conversion de carbon y aceite arthur l....
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CONVERSION DE CARBON Y ACEITE
Arthur L. Conn*
Aunque de tiempo en tiempo todavía oímos decir que se han encontrado nuevas reservas de petróleo y gas natural, se considera en general que dentro de los próximos veinte años los nuevos descubrimientos Ч nivel mundial serán cada vez más difíciles pues los yacimientos se irán agotando; entre tanto, las necesidades energéticas de los países en desarrollo así como de los países industrializados continuarán aumentando, aunque al mismo tiempo darán mayores incentivos para el desarrollo de energéticos alternos (Fig. 1). El petróleo ha satisfecho por muchos años las necesidades del transporte, no sólo el terrestre como automóviles, autobuses, camiones, sino también la transportación aérea y en muchos casos la transportación por ferrocarril. El gas natural ha probado ser la forma más efectiva y conveniente de calentar los hogares y se ha utilizado también en muchas áreas industriales así como en plantas generadoras de energía. Pero hace ya algún tiempo que se ha hecho evidente que se deberá satisfacer la creciente demanda buscando fuentes alternas para estos energéticos (Fig. 2).
Arthur L. Conn and Associates, LTD. Trabajo presentado en la X X Convención Nacional del Instituto Mexicano de Ingenieros Químicos A. C , Octubre 1960. Título original "Conversión of coal to oil and gas". Traducción por Ing. Guillermo P. Salas, Consejo de Recursos Minerales.
Afortunadamente, a plazo largo, tenemos abundantes reservas de energía fósil bajo la forma de carbón. Económicamente más atractiva en el futuro inr mediato, como substituto del gas y petróleo naturales, es la producción de aceite de areniscas y lutitas bituminosas. Sin embargo, en los Estados Unidos, los depósitos de areniscas asfálticas no son tan abundantes si se comparan con los de lutitas; por otra parte, el carbón es mucho más abundante (Fig. 3). Al efecto, ha llevado a cabo mucha investigación y desarrollo de técnicas para la conversión de carbón a aceite y para substituir el gas natural, tanto en los Estados Unidos como en Europa Occidental. Esta investigación ha sido efectuada, en su mayor parte, bajo el patrocinio de los distintos gobiernos, ya que la conversión del carbón, resulta todavía muy caro si se compara con la exploración en busca de petróleo y gas. Aunque la perforación para encontrar hidrocarburos se hace cada vez a mayor profundidad y los métodos de recuperación tendrán que ser mejorados y ampliados, ésta es todavía la forma más barata de obtener energía fósil.
En este trabajo se incluirá la más reciente información de lo que se ha hecho en el mundo occidental para la conversión de carbón a aceite y gas. Debido al entusiasmo generado por el apoyo gubernamental, más de veinte proyectos de
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BOL. ASOC. MEX. GEOL. PETR.
CO ^ O O
ri O O ce
UJ Q.
DEMANDA MUNDIAL DE E N E R G É T I C O S
PRODUCCIÓN MUNDIAL DE P E T R Ó L E O
1965 1970 1975 1980 1985 1990 1995 2000
AÑOS
F U E N T E : EXXON WORLD ENERGY OUTLOOK, DECEMBER 1979
Fig. 1. Necesidades Energéticas del petróleo.
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M I L L O N E S D E B A R R I L E S D I A R I O S
( E Q U I V A L E N T E S E N P E T R Ó L E O )
o C/5
Fig. 2 . Energía requerida de otras fuentes que no sea petróleo.
5 5
BOL. ASOC. MEX. GEOL. PETR.
(O ÜJ H z < 01 Q ^ < =)
UJ o
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UJ
I 2 5 0 0
10 0 0 0
7 5 0 0
5 0 0 0
2 5 0 0
C A R B O N
A R E N I S C A S
6 E 0 T E R M A L
G A S P E T R Ó L E O
m
RECURSOS DE E N E R G É T I C O S F Ó S I L E S E N POTENCIALMENTE R E C U P E R A B L E S
E . U . A
F U E N T E : E R D A NATIONAL P L A N (1976)
Fig. 3 . C a r b ó n , el p r inc ipa l r e cu r so de E U A .
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VOL. X X X I I I , NUM. I , 1981.
licuefacción, y más de treinta de gasificación, se encuentran actualmente en diferentes etapas de desarrollo. De particular interés son aquellos que se encuentran ya muy avanzados y para los cuales grandes plantas piloto están ya operando o planeándose, así como un gran número de unidades de demostración. .Este trabajo se concentrará en los procesos que se encuentran más avanzados, en los procesos que se encuentran más avanzados.
LICUEFACCIÓN DEL CARBÓN
Las principales diferencias entre el carbón y el petróleo son: la proporción de hidrógeno a carbón, y el contenido de cenizas. El carbón tiene un contenido de hidrógeno atómico de aproximadamente 0.8, mientras que el contenido en el petróleo es del orden de 1.8. El carbón tiene un contenido de ceniza que puede ser hasta de un 15 °/o, mientras que el petróleo muy rara vez tiene más de unas cuantas décimas. Por lo tanto, el problema en la licuefacción consiste en aumentar el contenido de hidrógeno y eliminar la ceniza. (Fig. 4).
PIRÓLISIS
EXTRACCIÓN - HIDROGENACION
LICUEFACCIÓN INDIRECTA
Fig. 4 . Principales procesos para la licuefacción.
El aumentar el contenido de hidrógeno se puede hacer de dos maneras: reducir el carbón o agregar hidrógeno directamente. Los procesos de licuefacción del carbón pueden agruparse en tres categorías generales: pirólisis, hidrogenación
por extracción o licuefacción indirecta. En el caso de la piróhsis, el carbón se ca-henta a una temperatura en la cual empieza a descomponerse y libera líquidos y gases, dejando atrás un sólido carbonoso llamado "char". Los líquidos y gases tienen un mayor contenido de hidrógeno que el carbón original mientras que el "char" residual tiene mucho menos hidrógeno. De hecho, mediante este método se efectúa la reducción del carbón.
En los procesos de hidrogenación por extracción, se aumenta el hidrógeno al carbón mediante varios métodos diferentes, y cantidades más pequeñas de carbón son reducidas, mientras que en la licuefacción indirecta son agregadas grandes cantidades de hidrógeno al mismo tiempo que también son reducidas grandes cantidades de carbón en forma de bióxido de carbono.
Pirólisis. Hace tiempo, la pirólisis era el único método usado en los Estados Unidos para obtener líquidos del carbón, y esto se hacía en la preparación de "coke" metalúrgico para hacer acero. Sin embargo, recientemente se encuentran en proceso de desarrollo más de diez métodos, de los cuales sólo una ha llegado ya a una etapa avanzada. Este método es el COED, el cual, cuando se acopla con gasificación del "char" resultante, se llama COCAS. El método COED involucra carbón piro-lizado en una serie de lechos fluidizados en los cuales la temperatura de cada lecho se mantiene debajo de un punto suavizante del carbón que se ha introducido (Fig. 5). A medida que la pirólisis avanza, el punto suavizante se va elevando, la temperatura de los lechos sucesivos aumenta, y el lecho final puede llegar a tener una temperatura de hasta 870" C. Los líquidos obtenidos de este proceso son del orden de 25 °/o. El remanente
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BOL. ASOC. MEX. G E O L . P E T R .
DEPURADOR
C A R B O N ; ^ TRITURADO
1
CCNDUCID DE GASES PARA
SEX::ADO Y
DEVDLATIZACICN
VENTILA DE GAS
GAS
rJH3
DEPURANTE
RECUPERACIÓN DE PETRÓLEO
Y FILTRACIÓN.
l
PRODUCTO DE GAS
REFOPJ-WDOf DE
VAPOR
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DE ^ SQfi I I
HIDRAT/WT;:
J
IV
S70°C
CRUDO "SINTETICO
PRODUCID •HZ-ADD
< OXIGENO
VAPOR
Fig. 5 . Proceso COED.
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es "char" y gas. En la planta de demostración que se está proyectando, el "char" se convertirá en gas BTU de alto grado.
Extracción — Hidrogenación. Mientras que en una época se pensó que la simple extracción de carbón en un solvente altamente aromático sería una forma muy efectiva de eliminar la ceniza y de esta manera obtener un producto libre de ella; es de particular interés hacer notar que en todos los casos en que el proceso ha tenido éxito ha involucrado también, en una u otra forma, la adición de hidrógeno al carbón. La investigación ha revelado que muchas moléculas aromáticas pueden actuar como "donadoras" de hidrógeno; es decir, éstas pueden absorber hidrógeno y a su vez "donar" el hidrógeno al carbón. Con anterioridad se pensaba que era necesario efectuar la hidrogenación por catálisis para obtener estas reacciones; actualmente se ha demostrado que la ceniza presente en la mayoría de los carbones contiene la suficiente actividad catalizadora para permitir esta transferencia de hidrógeno al solvente y después al carbón. Sin embargo, se ha encontrado también que el uso de otros catalizadores agregados aumentan la rapidez de la reacción y mejoran la eficacia del proceso.
Siete diferentes procesos de extracción—hidrogenación están siendo probados y se encuentran en etapas muy avanzadas en su desarrollo (Fig. 6). Cinco de ellos incluyen la extracción bajo presión de hidrógeno. Cuando el hidrógeno no está presente durante el proceso de extracción, un material hidrogenado reci-clado proporciona el hidrógeno necesario. En dos casos, la catálisis es agregada al reactor para suplementar la actividad catalizadora del carbón, mientras que en todos, excepto uno de los casos, se efec-
VOL. X X X I I I , NUM. 1 , 1981.
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tua un reciclaje de un material muy pesado, con o sin hidrogenación previa.
Un esquema general de estos procesos se muestra en la Fig. 7. El carbón natural es prensado y molido hasta un tamaño apropiado para la preparación de una mezcla líquida que pueda ser bombeada. La mezcla es preparada con el líquido reciclado y bombeada al reactor donde el carbón se disuelve y se efectúa la reacción. Los productos de la reacción, después del enfriamiento, se separan en gases y líquidos, quedando los sólidos en el líquido. En dos de los procesos los sólidos son separados mecánicamente en este punto. En el proceso llamado "Solvent Refined Coal, S R C - l " , esto se hacía originalmente por filtración, pero más recientemente se están considerando otras formas como el proceso "Kerr-McGee Critical Solvent Deash-ing" y el "Lummus Antisolvent Deash-ing". Sin embargo, en el proceso "Liquid Solvent Extraction" de la "British National Coal Board (NCB)", aún se toma en consideración la filtración. Un tercer proceso, llamado Extracción de Gas Su-percn'tica, aplicado por la "NCB", incluye la extracción con solventes orgánicos ligeros bajo condiciones supercríticas. Ya que únicamente sólidos y una fase de vapor están presente, un aparato tan simple como un aspirador es suficiente para eliminar los sólidos cuando la mezcla está aún caliente. En el caso de los otros procesos, los líquidos que contienen la ceniza son sujetos a destilaciones y el residuo es eliminado del fondo después de la destilación final, la cual se lleva a cabo al vacío.
El SRC II, segunda versión del Solvente Refinado de Carbón, incluye el reciclaje de líquidos y sólidos de vuelta al reactor después de la etapa de separación vapor—líquido. En este caso se efectúa
r >
Presión Reciclado Catalítico Reciclado Eliminación de de Agregado de de
Hidrógeno Hidrogenación Al Reactor Aceite Pesado Ceniza
Solvente Refinado de Carbón - SRC-I X
Extracción Supercrítica de Gas (SGE)
Extracción de Solvente g Líquido (LSE)
Solvente Refinado de Carbón - SRC-II X
Donador de Solvente
Exxon (EDS) X
H - C a r b ó n X
Bergius - Pier X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
Filtración
Destilación
Filtración
Destilación
Destilación
Destilación
Destilación
s X
o r
-
Fig. 6. Proceso extracci jn-hidrogenaci6n.
C A R B O L — — ^ CRUDO
PREPARACIÓN
DEL
CARBON
PRODUCTO T . T n r r r m ^
PESADO
DESTILACIÓN
AL
VACIO
O)
RESIDUOS
IT
>
PPODUCTO LIQUIDO LIGERO
SUSPENSION
Y
BOMBEO
DESTILACIÓN
ATMOSFERICA
DISOLUCIÓN Y
REACCIÓN DEL
CARBÓN
SEPARACIÓN
VAPOR - LIQUIDO
- r
j SEPARACIÓN I
. DE I-, SOLIDOS I \ j J
t 3 l l
RESIDUOS
GASES
PRODLCrO
Fig. 7. Proceso extracción-liidrogenación.
BOL. ASOC. МЕХ. GEOL. PETR.
un aumento significativo en la conversión de carbón a líquidos debido a la mayor concentración de ceniza, la cual actúa como un catalizador más efectivo y también debido a un mayor tiempo de permanencia en el reactor.
El proceso Exxon "donador" de solvente realiza una licuefacción de alto grado, mediante la catalización hidrogenante, del reciclaje del solvente, para maximizar la capacidad de "donador" de hidrógeno de estos materiales. En el proceso de H— carbón, por otra parte, se agrega el catalizador al reactor en forma de granulos, y esencialmente ocurren las mismas reacciones en la presencia del hidrógeno y del catalizador, de manera que los donantes son generados y regenerados "in situ". Las reacciones son casi las mismas en el caso del proceso Bergius—Pier, siendo la principal diferencia que el carbón es impregnada por el catalizador antes de que sea agregado al reactor y el material catalizador se desecha subsecuentemente con la ceniza.
Procesos de licuefacción indirecta. Licuefacción indirecta es el término que se aplica a procesos en que el carbón es gasificado primeramente y después los gases se convierten en líquidos. Esto se
hizo primeramente en Alemania antes de la Segunda Guerra Mundial, y se conocía como el proceso Fischer—Tropsch; se ha operado desde 1955 en Sud-África como proceso SASOL, y ahora se ha extendido con la construcción de dos plantas mucho más grandes. Una de las ventajas de este proceso es que las impurezas del carbón, incluyendo la ceniza, son eliminadas totalmente durante la etapa de gasificación, de manera que el tipo de carbón no tiene ningún efecto para el proceso de licuefacción. Por otra parte, este proceso es en cierta forma menos eficaz debido a que las moléculas son reducidas totalmente a monóxido de carbono, dióxido de carbono é hidrógeno, y el monóxido de carbono y el hidrógeno son reactivados de los líquidos.
Los procesos específicos están enlistados en la Fig. 8, y las etapas generales que se llevan a cabo, se muestran en la Fig. 9. Después de la preparación, el carbón es gasificado, eliminándose así la ceniza, se purifican los gases y después se usan en una de dos reacciones: la reacción Fischer—Tropsch, la cual proporciona una mezcla de hidrocarburos, alcoholes y otros productos químicos, o la reacción Metanol, la cual proporciona simple
za i? O C £ ' 5 ' 0 REACTOR
FISCHER - TROPSCH
METANOL
LECHO EMTRAMPADO
LECHO FIJO
LECHO FIJO
METANOL - HIDROCARBUROS
LECHO FLUIDO
Fig. 8. Proceso de licuefacción indirecta.
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CARBON CRUDO '
PREPARACIÓN
DEL
CARBON
GASIFICACIÓN P U R I F I C A C I Ó N
CENIZA
H I D R O C A R B U R O S Y
A L C O H O L E S
SEPARACIÓN
H I D R O C A R B U R O S
REACCIÓN DE
METANOL A
GASÖLIMA
REACCIÓN F I S H E R -TROPSCH
REACCIÓN DE
METANOL
ALCOHOL METILICO
Fig. 9. Proceso de licuefacción indirecta.
BOL. ASOC. MEX. GEOL. PETR.
mente alcohol metílico, el cual puede usarse directamente como combustible. Un proceso mediante el cual el metanol se convierta en hidrocarburos parece bastante factible, debido a que todos los productos resultantes son ya muy similares al petróleo, lo cual simplifica grandemente las subsecuentes etapas de procesos y mezclas.
En el proceso Fischer—Tropsch se emplea un lecho fijo entrampado, es dech, que los gases entran en contacto con el catalizador en un reactor con flujo fijo vertical; los productos se separan del catalizador, y este se hace pasar a través de un intercambiador de calor para quitarle el calor de la reacción. Estudios más amplios en los Estados Unidos revelaron que el lecho fijo entrampado es mucho más simple de diseñar y de operar, y al mismo tiempo da una distribución más favorable al producto. Para convertir metanol a hidrocarburos, el proceso que se está describiendo, emplea un reactor de lecho fijo, pero también se está desarrollando un reactor de lecho fluido, el cual parece ser importante porque proporciona una mejor distribución y un más eficaz intercambiador de calor.
Gasificación de carbón. La gasificación de carbón puede efectuarse con uno de tres objetivos en mente: hacer gas de bajo BTU ("syngas"), o hacer gas con BTU alto, conocido como substituto del gas natural. En casi todos los casos el calor necesario para la reacción se obtiene quemando una parte del carbón contenido en la hulla, de manera que las principales reacciones son:
C -f O2 - - - CO2
C + 1 O2 - - - CO
Sin embargo, también el vapor se en
cuentran presente y aprovecha de la reacción:
C + H2O - - - CO + H2
Otra reacción que también es importante, es la llamada reacción de desplazamiento agua—gas
CO + H , 0 - - - H. CO2
Obviamente la reacción más favorable sería aquella en que el carbón reaccione directamente con hidrógeno, como sigile:
C+ 2H2 - - - CH4
Desafortunadamente el equilibrio de esta reacción es favorable sólo a bajas temperaturas, y las reacciones son demasiado lentas para que sea práctico. A temperaturas más altas es posible acelerar la reacción, con grandes presiones de hidrógeno. Esta es una de las razones por la cual todos los procesos avanzados que hasta ahora se están desarrollando, son a temperaturas altas.
La combustión del carbón puede efectuarse ya sea con aire o con oxígeno puro. Sin embargo, en el caso de aire, el nitrógeno se convierte en un diluyente que resulta en gas con un BTU bajo. Para obtener gas con BTU mediano y alto se usa oxígeno, para evitar este efecto diluyente. El gas BTU mediano, el cual es una combinación principalmente de monóxido de carbono e hidrógeno (también se le llama "syngas"), puede usarse para la licuefacción indirecta, como ya se mencionó antes, o puede convertirse a gas de BTU alto, mediante la siguiente reacción de "metanación".
CO + 3H2 --- CH4 H2O
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V O L . X X X i n , N U M . 1, 1 9 8 1 .
Esta reacción hace resaltar la importancia del uso del hidrógeno para obtener, combustibles.
Antes del descubrimiento y del amplio uso que del gas natural se hace, el gas manufacturado llamado "town gas" se hacía a partir del carbón mediante diferentes procesos de gasificación. Sin embargo, varios de estos gases son operados a la presión atmosférica, y un reciente trabajo de desarrollo se ha llevado a cabo para tener equipos más eficientes, y alcanzar mayores presiones. Aquellos que ya han logrado un desarrollo hasta el punto de la comercialización, están enlistados en la Fig. 10. Los procesos serán agrupados de acuerdo con el método de mezclar oxígeno y carbón; ésto puede efectuarse tanto en lecho fijo o móvil, en lecho fluido o en lecho fijo entrampado. Otros métodos de contacto, tales como el uso de baños de fundición, hornos rotatorios, rejas circulares, gasificación subterránea o "in situ" y gasificación usando calor nuclear, se encuentran en sus primeras etapas de desarrollo y no se toman en cuenta en este trabajo.
LECHO MÓVIL
CENIZA SECA
ESCORIADO
LECHO FLUIDO
CENIZA SECA
AGLOMERADO DE CENIZA
LECHO ENTRAMPADO
ESCORIADO
Fig. 1 0 . Proceso principal de gasificación del carbón.
Procesos de lecho móvil. En el caso de los procesos de lecho móvil, sólo un caso importante, el proceso de Lurgi, ha sido desarrollado hasta el punto de demostración o comercialización, como se puede ver en la Fig. 11. En el desarrollo original, se tomó el debido cuidado de mantener la temperatura de la ceniza en lo más bajo, debajo del punto de fusión, para evitar la formación de "clinker" y otras dificultades. Más recientemente, se ha encontrado que es posible operar a temperaturas mucho más altas y permitir que la ceniza se licué; esto es a lo que se llama gasificador de "escoria". La ventaja es que no se requiere vapor en el fondo para enfriar la ceniza y que se pueden alcanzar temperaturas mucho más altas a través del lecho, aumentando en esta forma la capacidad varias veces.
CENIZA SECA
LURGI - MARK IV
LURGI - RUHR-lOO
ESCORIADO
BRITISH GAS/LURGI
Fig. 1 1 . Proceso de lecho móvil.
Dentro del proceso de ceniza seca, el más reciente es el Mark IV Lurgi, el cual está mecanizado de tal manera que la alimentación de carbón dentro del gasificador, se maneja automáticamente a través de tolvas con cerrojo. Aún más reciente es el proceso Lurgi Ruhr-100, el cual incorpora dos avances: opera a una presión de 100 atmósferas en lugar de a 35, a las que operaba el otro proceso Lurgi; y que se obtiene de la mitad del lecho un segundo fluido de gas que no contiene
6 5
BOL. ASOC. M L X . GEOL. P E T R .
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del primer fluido de gas. Procesos de lecho fluido. Se han de
sarrollado varios procesos de lecho fluido, los cuales se enlistan en la Fig. 12. El proceso Winkler, uno de los más antiguos, se ha desarrollado a presión atmosférica durante muchos años en numerosas instalaciones. Recientemente se creo una planta piloto para demostrar su operación a una presión de diez atmósferas y a temperaturas un poco más altas. Otro proceso de ceniza seca de particular interés es HYGAS, el cual opera a 100 atmósferas para poder maximizar la formación del metano inicial.
CENIZA SECA
WINKLER HYGAS
AGLOMERADO DE CENIZA
U - GAS COGAS
Fig. 12. Proceso de lecho fluido.
Una segunda categoría de procesos de lecho fluido involucra la aglomeración de la ceniza; es decir, se deja que la temperatura llegue a un punto en que la ceniza forme pequeños conglomerados que puedan eliminarse del fondo. Aunque ésto parece ser bastante difícil, esto se ha logrado con bastante éxito en dos de los procesos: el proceso "U—Gas" desarrollado por el Instituto de Tecnología de Gas, y recientemente en el proceso de Westing-house, aunque en este último en menor escala, y el cual es en varios puntos muy parecido al proceso U-Gas . La clave está en diseñar un fondo que pueda separar
se, de manera que la velocidad de los gases sea tan alta que suspenda las partículas del carbón fluidizado, pero que al mismo tiempo sea lo suficientemente baja como para que permita a los conglomerados asentarse fuera de la contracorriente.
El proceso COGAS, desarrollado en cooperación por la "FMS Corporation" y el "British National Coal Board", emplea también un lecho fluidizado para la gasificación, pero difiere de los otros en que el calor para la gasificación se genera fuera del lecho. Un flujo de carbón se calienta en un recipiente por separado, en el cual parte del carbón se quema con aire a una temperatura suficientemente alta como para que licué la ceniza, la cual se separa y cae al fondo como escoria. Este es el único proceso por el momento, que se encuentra en desarrollo activo para producir gas medio y alto en BTU, el cual emplea aire y en esta forma no requiere una planta de oxígeno.
Procesos de lecho fijo entrampado. Como se indica en la Fig. 13, hay cuando menos cuatro procesos de lecho fijo entrampado, los cuales operan en la forma llamada escoriácea. El primero fue el proceso Koppers—Totzek, el cual opera a presión atmosférica y ha estado ya en uso comercial por varios años. Posteriormente
TEXACO
SHELL - KOPPERS
GKT
SAARBETlG - C. OTTO
COMBUSTION ENGINEERING
Fig. 13 . Proceso de lecho en t r ampado ( todo
escoriado).
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ningún residuo de alquitrán, reduciéndose así el problema de eliminar dicho residuo
este proceso se desarrolló más, en cooperación con la "Shell Oil Company", y surgió el proceso Shell-Koppers; éste opera a mayor presión, al igual que el Texaco & Saarberg y el C. Otto. Estos dos últimos son similares en principio al Shell—Koppers, pero difieren en el diseño del equipo mecánico y en el método de alimentar el carbón. Por otra parte, el proceso "Combustión Engineering", opera a presión atmosférica con aire y genera un gas bajo en BTU, el cual se emplea para generar electricidad.
PROYECTOS DE DEMOSTRACIÓN
Es de particular interés la lista de los proyectos específicos que se encuentran ya en la etapa de -demostración o de utilización en planta piloto.
Licuefacción. Para la licuefacción directa se demostró en siete plantas diferentes (Fig. 14) la eficacia de la extracción por hidrogenación. En las plantas se ha empezado ya; en una, con el proyecto H—Coal en Mayo de 1980, operado por la "Ashland Synthetic Fuels, Inc.", y con el proyecto EDS de la Exxon en Julio de 1980, en Baytown, Texas.
Una planta alemana, que emplea el proceso Bergius—Pier, se encuentra en construcción en Bottrop (cerca de Essen). Patrocinada conjuntamente por la "Ruhr-kohle and Veba Oil", será operada principalmente por personal de la "Veba Oil".
Otras plantas que se encuentran un poco menos avanzadas son dos de la "National Coal Board" del Reino Unido: una para extracción supercrítica de gas y otra para extracción de líquidos solventes; ambas se construirán en Point of Ayr, en el Norte de Gales. Se están planeando otras dos plantas de demostración mucho más grandes para los procesos SRC-I y
V O L . X X X I I I , N U M . 1 , 1 9 8 1 .
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SRC—II, la primera será construida por la "International Coal Refining", de Newman, Kentucky, y la SRC-I I por la "Pittsburgh and Midway", de Morgan-town, al oeste de Virginia.
Es de interés notar que hay participación en el financiamiento por parte de países extranjeros, para éstas tres plantas. "Ruhrkohle" y la República Federal de Alemania, así como el gobierno japonés, son socios en las plantas para el SRC II en Morgantown y la de EDS en Baytown, Texas, al mismo tiempo que "Ruhrkohle" participa también en el proceso de H. Coal.
Gasificación. Existe una variedad todavía más amplia de procesos para gasificación. En el caso de lecho móvil (Fig. 15) el proceso Lurgi de ceniza seca, será aprobado en la planta de "Great Plains Associates", la cual ya ha sido planeada desde hace algún tiempo, pero hasta fecha reciente fue finalmente aprobada. El proceso Lurgi avanzado, llamado Ruhr-100, está siendo probado en Dors-ten, Alemania Occidental, habiendo empezado la prueba en Septiembre de 1979. La planta de la "British Gas", del proceso Lurgi de escoria, será utilizada por "Conoco Coal Development" en Noble County, Ohio.
Cuatro procesos de lecho fluido se encuentran ya en la etapa de demostración, dos de los cuales han estado ya en operación por lo menos un año. La planta de Hygas del Instituto de Tecnología de Gas, quedó terminada en 1972 y ha estado en funcionamiento casi 8 años. Se han hecho demostraciones con varios tipos de carbón de los Estados Unidos, y se están haciendo diseños para una planta de mayor tamaño.
El proceso Winkler se encuentra en demostración en "Rheinische Braunkohle" en Frenchen, cerca de Colonia, Alemania
Tipo General y
Compañía Proceso Alimentación de
Carbón TjD ESTADO
co o r > O
H
EXTRACCION-HIDROGENACION
International Coal Refining Co. SRC—1 Newman, Kentucky
National Coal Board, U.K.^ Point of Ayr, North Wales
National Coal Board, U.K.^ Point of Ayr, North Wales
Pittsburgh and Midway Morgantown, West Virginia
Exxon Baytown, Texas
Ashland Wynthetic Fuels, Inc. Catlettsburg, Kentucky
Ruhrkohle - Vega Bottrop, West Germany
SGE
LSE
SRC-II
EDS
H-Coal
Bergius — Pier
6,000
25
25
6,000
250
600
200
En etapa de diseño. Inicia construcción mediados 1981
Diseño esencialmente Completo
Decisiones sobre la construcción afines de 1980
Preparación del sitio - Principia 1981. Iniciará 1985
Inició Carbón - Julio 1980
Inició Carbón - Mayo 1980
Terminación Mecánica Principios de 1981
^Un proyecto combinado con British Petroleum, E.E.C. and British Government.
Fig. 14. Proyectos en etapa de demostración para licuación.
Compañía y Ubicación Proceso
Alimentación de Carbón T/D ESTADO
Oí (O
LECHO MÓVIL
Great Plains Gasification Lurgi -Associates Ceniza Seca Mercer County, North Dakota
Kov - Plant Lurgi -Lunen, West Germany Ceniza Seca
Ruhrgas Dorsten, West Germany
Conoco Coal Oevelopment Co. Noble County, Ohio.
British Gas/ Escoria Lurgi
HYGAS
Alta Temperatura
LECHO FLUIDO -CENIZA SECA
Institute of Gas Technology Chicago, Illinois
Rheinische Braunkohle Frechen, West Germany
LECHO F L U I D O -AGLOMERADO DE CENIZA Memphis Light, Gas & Water U - GAS Memphis, Tennessee
14,000^
1,700
R U H R - 100 7 5 - 1 7 0
3,800
75
25
2,800
Quebrando terreno en otoño 1980.
Alcanzó operaciones satisfactorias haciendo cambios para operaciones eficientes.
Iniciación en septiembre 1979 Operación inicial con 2 5 - 4 0 ATM.
Terminación en diseño de ingeniería mediados de 1981.
Iniciado en 1972 - Demostrado sobre 6 carbones
Iniciado en agosto 1978.
Diseño completo en detalle mediados de 1982. z
c s
oe
^Lignita
Fig. 15. Proyectos en etapa de demostración para gasificación.
B O L . ASOC. MEX. G E O L . P E T R .
Occidental, El proceso U - G a s , el cual ha sido demostrado en una planta piloto de 20 T/D, se encuentra en diseño para la ciudad de Memphis, y se planea que el gas sea empleado en varios proyectos industriales, uno de los cuales incluye la conversión a gasolina por la "Delga Refining Company". La construcción de esta planta se espera que quede terminada para mediados de 1982. El cuarto proceso, el COGAS, el cual combina gasificación y licuefacción, será analizado después.
Se están haciendo muchos esfuerzos también, en los procesos de lecho entrampado (Fig. 16), incluyendo los de Texaco, Shell Koppers, Saarberg C. Otto y Combustion Engineering. Entre las plantas de Texaco se incluye una de 150 T/D en Obserhausen, Alemania Occidental, y una aún más grande en el sur de California, en Edison Barstow, la cual formará parte de un ciclo—combinado. Una tercera planta de Texaco para gasificación de la "W.R. Grace & Company", que se usará en combinación con licuefacción, será descrita posteriormente.
El proceso Shell-Koppers está siendo demostrado en una planta de 1 50 T/D en la "Deutsche Shell" en Harberg, Alemania Occidental. Hay muy poca información disponible sobre los detalles de esta planta debido a que es un proyecto privado en el que no participa el gobierno. El proceso Saarbert—C. Otto se está probando actualmente en Furstenhausen (un suburbio de Saarbrucken), por la firma "Saarbergwerke". Como se indicó an-terionnente, el proceso de "Combustion Engineering" se está operando para producir un gas bajo en BTU.
Licuefacción y gasificación combinados. Varios proyectos combinan licuefacción y gasificación, unos produciendo
ambos productos en un caso, y otros son ejemplos de licuefacción indirecta (Fig. 17).
En una planta de COGAS, que se construirá en Perry County, Illinois, por la "Illinois Coal Gasification Group" , se demostrará un proceso de pirólisis junto con gasificación del "char" . Como se indicó previamente, el proceso COGAS tiene la ventaja de usar aire en lugar de oxígeno en un proceso de lecho fluido.
Dos proyectos del proceso Mobil— M, usarán licuefacción indirecta, con gasificación del carbón seguido por una síntesis de metanol y conversión del metanol a gasoUna. La "W.R. Grace", de Bas-kett, Kentucky, empleará el proceso Texaco de gasificación, seguido del proceso Mobil—M en un lecho fijo, mientras que la "Rheinische Braunkohle" en un proyecto conjunto con el "U.S. Department of Energy" y con otras compañías alemanas, quienes también demostrarán el proceso Mobil—M y gasificarán el carbón en lecho fluido, en una planta de Wesseling, cerca de Colonia, en Alemania.
CONCLUSIONES
Se está llevando a cabo intensa investigación, desarrollo y trabajos de demostración, para hacer posible la producción comercial de petróleo y gas derivados de carbón, a la brevedad posible. Las plantas piloto y de demostración que ya se encuentran planeadas, bajo construcción y en operación, harán posible el establecimiento de una industria importante de combustibles sintéticos, en cuanto lo permitan las leyes y la economía. Además, el gobierno de los Estados Unidos ha dado recientemente los pasos necesarios para acelerar el desarrollo de estos procesos mediante de grandes inversiones para la construcción de plantas
70
Compañía y Ubicación Proceso
Alimentación de Carbón T/D ESTADO
LECHO ENTRAMPADO
Ruhrkohle Oberhausen, West Germany
Texaco 150 Trabajos de pruebas completas en el carbón de Illinois en 1981.
Southern California Edison Barstow, California
Texaco 1,000 En etapa de diseño - iniciará en 1984.
Deutsche Shell Harburg, West Germany Shell-Koppers 150 Iniciación exitosa obteniendo da
tos para una planta mayor.
Saarbergwerle Saarbrucken, West Germany
Saarberg-C. Otto 250 Iniciado en diciembre, 1979 Probando.
Combustion Engineering Windsor, Connecticut
Combustion Engineering
120 Iniciado en junio, 1978. r
Fig. 16. Proyectos en etapa de demostración para gasificación
Illionois Coal Gasification Group Perry County, Illinois
Cogas Coed & Gasification
2,300 Diseño de.ingeniería completo para mediados de abril, 1981.
vi IS)
LICUACIÓN INDIRECTA VIA SÍNTESIS DE METANOL
W. R. Grace Baskett, Kentucky Texaco and
Mobi!-M Lecho fijo 1900
Diseño de la sección de gasificación, completo
Rheinsche Braunkohle Wesseling, West Germany
Mobil-M Lecho fluido 100 Construcción terminada para
enero 1982.
n o r > en
Tipos Generales y Compañía Proceso
Alimentación de Carbón T¡D ESTADO
w x o a o r
-0 m H !» PIRÓLISIS Y GASIFICACIÓN
EN LECHO FLUIDO
Fig. 17. Proyectos en etapa de demostración para gasificación y licuación.
V O L . XXXIII, NUM. 1, 1 9 8 1 .
73
adicionales, y para que se continúen los tal, están participando también en varias estudios y posibilidades' de nuevas com- formas, para que el mundo cuente con un binaciones. amplio suministro de energéticos líquidos
y gaseosos durante muchos años en el Otras naciones del mundo occiden- futuro.
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