Licuefaccion del Carbon

LICUEFACCIÓN DEL CARBÓN

Existen dos tipos de procesos para licuar el carbón. El más popular y el más documentado es el proceso de licuefacción indirecta, que consta de dos etapas: gasificación del carbón, y después, licuefacción del gas con el proceso Fischer Tropsch.
Existen también procesos de licuefacción directa.
El proceso de licuefacción es una reacción química entre CO y H2,facilitada por un catalizador (Hierro o Cobalto) que produce hidrocarburos. Es decir, antes la licuefacción hay que gasificar el carbón. Eso se hace en un ‘generador de gas’: el proceso es una combustión incompleta (con una aportación limitada y controlada de aire o de oxígeno) que produce principalmente CO y H2. Después, este “syngas” (“synthetic gas” = gas sintético) es licuado en un reactor FischerTropsch.
ICL (Indirect Coal Liquefaction) licuefacción Indirecta

El proceso Indirecto, el más utilizado en el mundo, consta de dos etapas: el carbón es gasificado (el gas obtenido se llama ‘Syngas’), y después este gas es transformado en líquido en un reactor Fischer Tropsch.
Gasificación del carbón
Existen varios tipos de generadores de gas (cada empresa desarrolla su propia tecnología),pero la idea general es mezclar el carbón con aire u oxígeno puro, y vapor de agua a alta temperatura y alta presión (combustión incompleta). El gas obtenido es una mezcla de CO y de H2, que se llama syngas. Contiene también CO2 y óxidos de azufre - hay que retirar estos dos productos para optimizar la etapa siguiente (la licuefacción Fischer Tropsch).

Las reacciones químicas que ocurren en elgenerador de gas son las siguientes:
C + H2O -> CO + H2 (1) - gasificación
C + ½ O2 -> CO (2) – combustión incompleta
La reacción (1) no ocurre naturalmente, hay que inyectar energía: eso se hace con inyección de aire u O2 a alta temperatura (y entonces ocurre también la reacción (2)).
También hay reacciones ‘parásitas’:
C + O2 -> CO2 (3) - combustión completa
CO+ H2O -> H2 +CO2 (3’)
S + O2 -> SO2 (4)
S + H2O -> H2S + ½ O2 (5)
(3) y (4) No son completamente ‘parásitas’, porque son exotérmicas y el calor favorece la reacción (1).
Tratamiento del Syngas
Los gases de interés son el CO y el H2, pero la operación de gasificación también produce CO2, H2S y SO2 (a causa del azufre contenido en el carbón) – estos tres gases son parásitos para la reacción delicuefacción. El syngas también contiene partículas sólidas.
- El CO2 puede ser secuestrado o utilizado para mejorar la explotación de campos petrolíferos.
- El H2S y SO2 pueden ser convertidos en azufre sólido (CGCU) o en ácido sulfúrico (HGCU), que pueden ser vendidos como subproductos
- Las partículas pueden ser recuperadas en ciclones y recicladas en el generador de gas.
Una vez elsyngas limpio, se puede licuar.
El proceso Fischer-Tropsch
La tecnología de basa es un reactor con una mezcla de syngas y de catalizador. El elemento crítico en este proceso (y el más caro) es el catalizador, y es también la principal dirección de investigación para optimizar el proceso.
Hay dos categorías de reactores: (1) con catalizadores basados en hierro, a una temperatura de 330 °C, elreactor produce gasolina y aceites; (2) con catalizadores de cobalto a 200 °C, produce Diesel (gas-oil) y ceras.


Las reacciones químicas de la licuefacción:
La reacción química que ocurre en el reactor FT es la siguiente:
(2n+1) H2 + n CO -> Cn H2n+2 + n H2O (parafinas) (1)
Es una reacción exotérmica que ocurre en presencia de un catalizador, que libera una energía de 39,4kcal/molCO.
El producto que resulta del proceso FT es un líquido de muy alta calidad, que no necesita refinado (el tipo de producto obtenido depende de los catalizadores utilizados).
Estos productos contienen menos partículas y azufre que los obtenidos con petróleo natural. También producen menos óxidos de carbono y de nitrógeno cuando queman (alta densidad energética).
Además de la reacción...