Partner consultor en Medioambiente Industrial. Supercritical Water Gasification Gasificación de biomasa húmeda en agua supercrítica.

Transcripción

1 Partner consultor en Medioambiente Industrial Supercritical Water Gasification Gasificación de biomasa húmeda en agua supercrítica scwg

2 Ingeniería y Consultoría Ingeniería Experta de Consulta CADE cuenta con una relevante trayectoria como proveedor de servicios de ingeniería avanzados que le ha permitido posicionarse como una compañía experta de referencia para la evaluación de problemas complejos en entornos industriales de gran exigencia técnica. Para ello, CADE integra el conocimiento experto en distintas áreas técnicas y disciplinas de ingeniería con el uso intensivo de herramientas avanzadas de simulación y análisis y la colaboración con entidades y laboratorios de medida y testing de reconocido prestigio. OBJETIVOS Evaluación y determinación de causas de fallo en servicio. Fitness for Service Integridad (ASME FFS-1 API-579-1) Límites operacionales de equipos críticos (Proceso vs. Mecánica) Performance, operación y mantenimiento, seguridad y balance económico. Integridad mecánica. Confiabilidad y Vida remanente. Análisis de vibraciones (tubería, equipos, bombas, etc.) Choque térmico. Fatiga. Evaluación y análisis de fugas en equipos (HEXs) Consultoría experta. Resolución de conten- Ingeniería Ingeniería Avanzada Avanzada Ingeniería Termosolar CSP Desde sus inicios, la filosofía de CADE se ha centrado en desarrollar estrechas relaciones de colaboración con sus clientes, actuando como una extensión de su propio equipo de ingenieros y sus capacidades técnicas. Basándose en los principios de especialización, adaptabilidad y flexibilidad, CADE integra servicios avanzados en ingeniería mecánica y de proceso. CADE plantea un enfoque global e independiente a distintas problemáticas en el diseño, construcción y operación de plantas termosolares aunando capacidades avanzadas en ingeniería mecánica e ingeniería de proceso con una extensa experiencia en el sector. EQUIPOS DE PROCESO Y TUBERÍAS Diseño térmico y de proceso Diseño mecánico Análisis mecánico y estructural (FEM) Dinámica de Fluidos Computacional (CFD) Análisis de flexibilidad y estrés en tuberías Ingeniería de detalle de equipos y estructuras (3D/2D) Diseño conceptual y optimización, de acuerdo a la localización de la planta (irradiacion solar específica), tanto para plantas de sales como de aceite térmico como HTF: Dimensionamiento campo solar Capacidad de almacenamiento térmico Gestionabilidad Minimización de pérdidas parásitas PLANT ENGINEERING INGENIERÍA CSP Y SOCIO DE CONSULTA Consultoría técnica Ingeniería básica y de proceso Ingeniería de detalle Gestión de compras Supervisión de construcción Puesta en Marcha Permitting y legalización Diseño de ingeniería básica y revisión (ingeniería del propietario) Optimización de plantas existentes (térmica, hidráulica, y estrategias de operación). Campo solar, HTF, TES Consultoría mecánica y de proceso. Evaluación de fallos en equipos críticos. Medidas correctoras y preventivas. CONSULTORÍA CSP EXPERTA TECNOLOGÍA PARA PLANTAS CSP COMERCIALES PRODUCCIÓN ELÉCTRICA >50MW): Sistemas de almacenamiento térmico (TES) Estructuras CSP

3 Tecnología La tecnología INNOSPRAY permite procesar corrientes con alto contenido en agua (>90%) transformándolas en producto seco mediante un proceso innovador basado en secado por pulverización. El desarrollo de INNOSPRAY ha sido concebido para suministrar un método de secado rentable y versátil orientado a la minimización y valorización de corrientes residuales, así como la obtención de productos de granulometría controlada destinados a la industria de química fina y producción de nanopartículas. Dentro de su rango de aplicaciones, la tecnología INNOSPRAY permite la limpieza y tratamiento de gases calientes empleando una corriente acuosa como medio de reacción. Tecnología para valorización de residuos biomásicos o hidrocarburados en vía húmeda mediante gasificación en agua supercrítica, que permite obtener gas de síntesis para valorización energética directa por combustión u orientado a producción de hidrógeno, concepto emisión cero con recuperación del agua y captura del dióxido de carbono. Tecnología para valorización de residuos biomásicos o hidrocarburados en vía húmeda mediante gasificación en agua supercrítica, que permite obtener gas de síntesis para valorización energética directa por combustión u orientado a producción de hidrógeno, concepto emisión cero con recuperación del agua y captura del dióxido de carbono.

4 TECNOLOGÍA DE GASIFICACIÓN EN AGUA SUPERCRÍTICA (SCWG) PROCESO SCWG - BIOMASA RESIDUAL HÚMEDA - AGUAS RESIDUALES (CONTAMINACIÓN ORGÁNICA) ENTRADA ENERGÍA PROCESO AUTÓNOMO VECTOR H2 SALIDA SYNGAS RECUPERACIÓN DE AGUA CAPTURA CO2 CALOR DE PROCESO FRIO DE PROCESO ELECTRICIDAD Valorización energética de biomasas húmedas de manera más competitiva que las tecnologías actuales (aumento de la eficiencia energética al evitar procesos de secado). Valorización energética de efluentes con alto contenido en humedad (% H2O > 80 %) para los que actualmente no existe una alternativa tecnología viable de valorización energética (valorización y eliminación de costes de gestión externa). Obtención de syngas rico en hidrógeno, de alto poder calorífico, limpio y con posibilidad de capturar el CO2 generado. Precipitación selectiva de los compuestos inorgánicos de la biomasa. Proceso fácilmente integrable en ciclos de vapor, ciclos combinados y cogeneraciones: aumento del rendimiento global. Vertido Cero VENTAJAS DE LA TECNOLOGÍA SCWG La gasificación en agua supercrítica (SCWG) es una tecnología prometedora para la conversión de biomasa húmeda (sin necesidad de secado previo) en syngas de alto poder calorífico rico en hidrógeno y metano. El proceso consiste en gasificar la biomasa residual en medio acuoso, en condiciones supercríticas (por encima de su punto crítico que corresponde a una presión de 22,1 MPa y una temperatura de 374ºC), que hacen que el agua adquiera propiedades especiales (como densidad, viscosidad, conductividad térmica y calor específico) para la transformación de la biomasa húmedas en syngas de alto poder calorífico, mediante un proceso limpio, en el que se evita la aparición de los contaminantes habituales de la tecnología convencional de gasificación, tales como alquitranes, a la vez que permite la recuperación del agua contenida en la biomasa gasificada, la captura del CO2 y la precipitación selectiva de las sales inorgánicas contenida en la misma. Por tales motivos se considera el proceso SCWG idóneo para solucionar el problema de la gestión de la biomasa residual húmeda y para valorizarla energéticamente, siendo una fuente más de ingresos para la industria productora. La biomasa y los residuos orgánicos se descomponen mediante reacciones de hidrólisis y oxidación, prácticamente en su totalidad en H2, CO, CH4 y CO2, proceso favorecido por la alta solubilidad en agua supercrítica de los productos intermedios. De manera simplificada, la estequiometria de la reacción es la siguiente: 2C6H12O6+7H2O 9CO2+2CH4+CO+15H2 (Glucosa) 4

5 scwg APLICACIONES. ORUJO Y VINAZAS APLICACIONES. ALPECHINES Objetivos Sectoriales Aumentar el beneficio de la valorización energética del residuo por medio de aplicaciones de cogeneración, basadas en el empleo de gas de síntesis. Evitar el coste de operación e inversión asociados a los procesos de secado del orujo previos a su aprovechamiento energético mediante tecnologías de gasificación convencionales. Permitir una valorización energética de las vinazas. Reducir la generación de residuos, tales como alquitranes, frente a otros procesos de gasificación. Disponer de un gas rico en hidrógeno, que permita explorar otras vías de comercialización de mayor valor añadido. Objetivos sectoriales: Resolver el problema medioambiental de los alpechines. Permitir la valorización energética de los alpechines mediante aplicaciones de generación eléctrica o cogeneración. Disponer de un sistema de valorización energética de los alpechines capaz de recircular el agua al proceso de producción de aceite, disminuyendo por tanto dicho consumo, lo que permitiría resolver el principal problema de la tecnología de producción basada en 3 fases. Disponer de una alternativa para la valorización energética del alpeorujo basada en un gas rico en Hidrógeno, y por tanto explorar otras vías de comercialización de los productos de mayor valor añadido, frente a las valorizaciones actuales. APLICACIONES. SECTOR ALIMENTARIO Objetivos Sectoriales Plantear una alternativa de mayor rendimiento energético para la valorización de los residuos que la actual basada en la producción de biogás/combustión. Permitir trabajar con equipos de menor tiempo de residencia y menor tamaño, que los empleados en la fermentación anaeróbica propia del biogás. Reducir el coste de tratamiento del gas generado frente a la opción de biogás. Por ejemplo, los destinados a desulfuración y eliminación de xilosanos, necesarios en las plantas de fermentación. Disponer de un proceso más estable y controlable en función de las condiciones de operación. Disponer de un gas rico en hidrógeno, que permita explorar otras vías de comercialización de mayor valor añadido. 5

6 scwg APLICACIONES COMERCIALES Alimentación y bebidas - Cerveza - Valorización de bagazo - Vinos / Alcoholes - Valorización de vinazas/lías/orujos Agroalimentario - Aceite/Aceituna - Valorización de alpechines y alpeorujos - Valorización de orujillos - Frutas - Valorización de residuos procedentes de transformación de cítricos - Industria láctea - Valorización de subproductos Transformados vegetales (valorización de subproductos) - Patata - Maíz - Girasol - Arroz Biodiesel - Valorización fase glicerina Depuración - Valorización de lodos depuradora - Valorización de purines RECUPERACIÓN Y CAPTURA DEL CO2 RECUPERACIÓN DE AGUA Gran parte del CO2 generado en la gasificación (20 % - 50%) se elimina de la corriente del syngas por medio de enfriamiento. De esta forma, el CO2 es solubilizado en agua, para su posterior recuperación por descompresión. El CO2 recuperado es almacenado a presión superior a la atmosférica, pudiendo ser empleado en aplicaciones industriales. VECTOR HIDRÓGENO Se ha determinado que cuanto menor es el ratio O/C, mayor es el rendimiento teórico máximo del hidrógeno, desde un punto de vista termodinámico 6

7 innovative drying solutions scwg EXPERIMENTACION Y DISEÑO A MEDIDA PLANTA PILOTO En base a la necesidad tecnológica detectada, y el conocimiento de la tecnología de fluidos supercríticos, CADE está actualmente desarrollando una planta experimental que permitirá validar y profundizar sobre el uso de la tecnología SCWG como paso previo al escalado comercial. La planta piloto, que está diseñada para trabajar con un amplio ratio de caudales (5 100) kg/hr, y hasta 750ºC y 280 bar, permite estudiar cualquier tipo de biomasa, permitiendo evaluar la viabilidad técnica de la aplicación para cada una de ellas, así como determinar los parámetros óptimos de escalado a nivel industrial, permitiendo de esta forma la optimización de coste de inversión y O&M. La base de la tecnología SCWG radica fundamentalmente en el innovador diseño del reactor de gasificación y el sistema de recuperación y aprovechamiento energético. El desarrollo de un concepto modular y escalable de planta, adaptable a cualquier gama de caudales y composiciones de biomasas, permite obtener unos rendimientos de obtención de syngas y energéticos muy competitivos y optimizados. 7

8 IDEAS MEDIOAMBIENTALES S.L. Partner consultor en Medioambiente Industrial c/ Iris nº Albacete (España) T F CADE SOLUCIONES DE INGENIERIA, S.L. (Sede central) Parque Científico y Tecnológico, Paseo de la Innovación, Albacete España SPAIN T F cadeengineering.com cadesoluciones@cadesoluciones.com Technology Consultant Fernando Follos M scwg