Plantas de pirólisis rápida
Tipo de entrada: REVISIÓN.
Entradas: PLATAFORMA ACEITE PIRÓLISIS.
Pirólisis rápida
Pirólisis rápida
Proceso
|
Descomposición térmica rápida de compuestos orgánicos en
ausencia de oxígeno para producir líquidos, carbón y gas.
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Temperatura
|
Alrededor
de 500ºC.
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Tiempo de
residencia
|
0,5 - 2 s
|
Distribución
típica de rendimientos
|
- Aceite:
60-70%.
- Carbón:
12-15%.
- Gas:
13-25%.
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Características del aceite de pirólisis
|
- Fluido de color marrón oscuro y baja viscosidad.
- Ácidos carboxílicos: 4-6 p%.
- Aldehídos, cetonas, furanos, piranos, fenoles
monoméricos: 15-20 p%.
- Azúcares: 25-35 p%.
- Agua: 20-30 p%.
- Lignina pirolítica, extractivos, sólidos (incluyendo
ceniza), productos de polimerización: 20-25 p%.
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Aplicaciones del aceite de pirólisis
|
- Combustible para calentamiento.
- Producción de biocombustibles avanzados.
- Producción de ingredientes alimentarios.
- Producción de betún y recubrimientos.
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Figura 1. Aceite de pirólisis (tomado
de la página web de BTG)
Plantas de pirólisis rápida
Empresas (Proyecto)
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Tecnología
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Ubicación
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Materia prima
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Capacidad de procesado (kg/h)
|
Capacidad de producción
(ML/año)
|
Puesta en marcha
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Estado
|
Red Arrow (5 plantas) [1]
|
RTP (Ensyn)
|
Wisconsin (USA)
|
Residuos leñosos
|
Up to 1,750 [1]
|
-
|
[1]
|
En operación
|
BTG-BTL y Genting Sanyen Bhd
|
RCR (BTG)
|
Malaysia
|
Residuos de la industria del
aceite de palma
|
2,000
|
- [2]
|
2005 [3]
|
Parada
|
Dynamotive Energy Systems
|
Lecho fluidizado burbujeante
|
West Lorne (Ontario, Canadá)
|
Residuos leñosos
|
4,150
|
-
|
2005
[4]
|
Parada
|
Ensyn
|
RTP (Ensyn)
|
Renfrew (Ontario, Canadá)
|
Residuos leñosos
|
3,500
|
12
|
2006
[5]
|
En operación
|
Dynamotive Energy Systems
|
Lecho fluidizado burbujeante
|
Guelph (Ontario, Canadá)
|
Residuos leñosos
|
8,300
|
-
|
2008
|
Parada
|
KIT (Proyecto
Bioliq)
|
Reactor de mezcla de doble
tornillo (KIT)
|
Karlsruhe (Alemania)
|
Residuos agrícolas
|
500
|
2
|
2010
|
En operación
|
Savon Voima Oyj [10]
|
Fluid bed (Valmet Technologies Oyj)
|
Joensuu (Finlandia)
|
Residuos leñosos
|
10,000
|
50
|
2013
|
En operación
|
Twence (Proyecto EMPYRO)
|
RCR (BTG)
|
Hengelo (Holanda)
|
Residuos leñosos
|
5,000
|
20
|
2015
[6]
|
En operación
|
Ensyn, Arbec Forest Products y Groupe Rémabec (Proyecto Cote Nord)
|
RTP (Ensyn)
|
Port-Cartier, (Quebec, Canadá)
|
Residuos leñosos
|
9,000
|
40
|
2018 [7]
|
Arrancando
|
Green Fuel Nordic Oy
|
RCR (BTG)
|
Lieksa (Finlandia)
|
Residuos leñosos
|
5,000
|
20
|
2020
[8]
|
En operación.
|
Preem y Setra
|
-
|
Planta papelera de Setra
Kastet en Gävle (Suecia)
|
Residuos leñosos
|
-
|
21 [9]
|
2021
|
En planificación
|
Ensyn y Fibria Celulose S.A.
|
RTP (Ensyn)
|
Aracruz (Espirito Santo, Brasil)
|
Residuos leñosos
|
-
|
83
|
-
|
En planificación
|
Ensyn y Renova Capital
Partners
|
RTP (Ensyn)
|
Dooley County (Georgia, USA)
|
Residuos leñosos
|
-
|
76
|
-
|
En planificación
|
[1] Red Arrow, socio de
Ensyn en el negocio de químicos para alimentos, posee y opera cinco plantas
comerciales RTP en Wisconsin. Las tres unidades más grandes procesan 30-40
toneladas secas por día de residuos de madera y fueron comisionadas en 1995,
2002 y 2014, respectivamente. El biocrudo generado en estas unidades se
utiliza para la producción de ingredientes alimentarios y como combustible de
calentamiento. Ensyn proporciona a Red Arrow los siguientes servicios: supervisión
de operaciones, mantenimiento y soporte técnico. En 2015, Red Arrow fue
adquirida por el Grupo Kerry, el grupo global de alimentos y nutrición. Ensyn
continúa colaborando con Kerry ofreciendo servicios de administración y
operaciones.
[2] La capacidad de
producción de esta planta de demostración era de 1,2 ton/h de aceite de
pirólisis. Se produjeron más de 1,000 toneladas de aceite durante las pruebas
en esta instalación.
[3] La planta de pirólisis
fue diseñada y construida en 9 meses en Holanda por BTG y Zeton. En enero de
2005, la planta se envió a Malasia y se volvió a ensamblar. A partir de abril
de 2005, la planta de pirólisis se probó, modificó y optimizó ampliamente.
[4] En marzo de 2008, la
planta experimentó un proceso de revamping para aumentar su capacidad
nominal a 130 toneladas de biomasa por día, un aumento del 30% en la
capacidad,
[5] La instalación de
Ontario se puso en servicio en 2006 y se enfocó inicialmente en la producción
de líquidos para químicos especiales y combustibles para calefacción. En
2014, Ensyn realizó mejoras para convertirla en una planta dedicada a la
producción de combustibles.
[6] La instalación se
inauguró en Hengelo (Holanda) en mayo de 2015 como parte de las actividades
del Proyecto EMPYRO que nació para diseñar, construir y operar una planta de
pirólisis rápida de 25 MW para la producción simultánea de electricidad,
vapor de proceso, aceite de pirólisis y ácidos orgánicos a partir de biomasa
leñosa. Empyro, planta de referencia para la tecnología de pirólisis de
BTG-BTL, pasó a formar parte de Twence el 1 de enero de 2019.
[7] Según las últimas
noticias, la puesta en marcha de la planta estaba programada para mediados de
2018. A la fecha de publicación de esta entrada, no hay evidencia de que la
planta esté ya en operación. Entrada del BRB: “Comienza la construcción de una planta de producción
de biopetróleo en Quebec”,
17/7/2016.
[8] En abril de 2019,
BTG-BTL anunciaba que había firmado un contrato con Green Fuel Nordic Oy para
la construcción de una planta de producción de aceite de pirólisis.
Entrada del BRB: “BTG-BTL suministrará la tecnología para la planta de
pirólisis de Green Fuel Nordic Oy”,
16/4/2019.
[9] En junio de 2018, Preem y
Setra anunciaban que estaban investigando la posibilidad de construir una
instalación para la producción de 25.000 toneladas de aceite de pirólisis. “Preem and Setra
collaborate on renewable fuel”, 21/6/2018. [10] La instalación antes era propiedad de Fortum. Firmó un acuerdo para venderla a Savon Voima Oyj en diciembre del 2019.
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Perfiles de los
principales proveedores de tecnología de pirólisis rápida
BTG-BTL / Tecnología: RCR (Rotating Cone Reactor, Reactor de Cono
Rotatorio)
1. Materias primas
Materias primas lignocelulósicas.
Se han realizado pruebas con la
tecnología BTG-BTL con más de 45 tipos diferentes de materias primas (madera,
cáscara de arroz, bagazo, lodo, tabaco, cultivos energéticos, residuos de
aceite de palma, paja, huesos de aceituna, estiércol de pollo ...).
2.
Descripción del proceso
El diseño del RCR da como
resultado un reactor notablemente pequeño, un sistema de complejidad reducida y
un tamaño mínimo del equipamiento para separación.
- Las partículas de biomasa secas
se alimentan al reactor de pirólisis junto con un exceso de flujo de arena, que
actúa como material portador de calor.
- La biomasa y la arena se
mezclan dentro del reactor de pirólisis y se convierten en vapores de petróleo
de pirólisis, gas y carbón.
- Los vapores y gases producidos
pasan a través de varios ciclones antes de llegar al condensador, en el cual
los vapores se enfrían con aceite recirculado.
- La arena y el carbón se
transportan a una cámara de combustión de lecho fluidizado, donde se agrega
aire para quemar el carbón. Los gases de pirólisis no condensables entran en la
cámara de combustión desde el condensador y también se queman.
- La arena recalentada luego se
transporta de vuelta al reactor a través de un enfriador de arena para
garantizar una temperatura constante de alimentación de arena del reactor.
- El exceso de calor del
enfriador de arena y de los gases de combustión se captura como vapor de alta
presión.
3. Productos
Aceite de pirólisis, vapor de proceso
y electricidad. El diseño estándar de BTL incluye la recuperación del exceso de
calor en forma de vapor que se puede utilizar para aplicaciones de calefacción
industrial o local y producción de electricidad.
4. Historia
BTG tiene sus raíces en la facultad
de Ingeniería Química de la Universidad de Twente. A finales de la década de
1970, se completó un primer proyecto en Zaria (Nigeria), después de lo cual se
continuó el trabajo en el grupo de ingeniería de reacción de la Universidad de
Twente sobre la gasificación de biomasa. En la década de 1980, este trabajo
continuó y se extendió a las tecnologías de conversión de biomasa,
principalmente aquellas de relevancia para los países en desarrollo.
Los desarrollos de pirólisis
rápida comenzaron a principios de los años noventa con un nuevo concepto de
reactor en el que no se requerían gases inertes para permitir la mezcla rápida
de biomasa y material de lecho caliente. A lo largo de los años, BTG mejoró y
optimizó aún más el concepto. Su tecnología de cono giratorio modificado ha
dado lugar a varias patentes.
En 1998, BTG finalizó la planta
piloto a escala de laboratorio (80-250 kg/h). Varios años después (en 2004) se
desarrolló una versión más pequeña de entrada de biomasa seca de 1 a 5 kg/h
para poder realizar pruebas más pequeñas con materias primas más complejas.
En 2005, BTG Biomass Technology
Group (Países Bajos) comenzó la demostración de la tecnología con racimos de
fruta vacíos (residuo de la industria del aceite de palma) en Malasia a una
escala de 2 tons/h. Esta primera unidad de producción fue construida para y
operada por un cliente en Malasia.
En 2007, BTG estableció BTG
BioLiquids B.V. (nombre comercial BTG-BTL) en respuesta a la gran cantidad de
solicitudes que se estaban recibiendo del mercado con respecto a su tecnología
de pirólisis. BTG-BTL se dedica a la implementación comercial mundial de la
tecnología de pirólisis rápida desarrollada por BTG.
En mayo de 2015, se inauguró
Empyro (planta de 5 tons/h) en Hengelo (Países Bajos). Se vendió a Twence a
fines de 2018. La planta ha demostrado con éxito la tecnología. Sin embargo, el
objetivo de BTG-BTL no es producir el aceite de pirólisis. La empresa tiene la
intención de implementar esta tecnología a escala global y así contribuir a la
transición energética.
En 2016, BTG-BTL firmó un acuerdo
de cooperación exclusivo con TechnipFMC para proporcionar a sus clientes
servicios EPC llave en mano para sus plantas modulares de pirólisis. TechnipFMC
y BTG-BTL también colaboran en el desarrollo de usos comerciales para el aceite
de pirólisis rápida como combustible renovable y materia prima en petroquímica.
A principios de 2019, basándose
en el éxito de Empyro, BTG-BTL anunció que había firmado un contrato para la
entrega de una planta de pirólisis de 5 tons/h en Finlandia.
Figura 2. La planta de Empyro en Hengelo convierte biomasa en biopetróleo, electricidad
y vapor
5. Referencias
- Entrada del BRB: “Agreement between Technip and BTG
BioLiquids to design and build fast pyrolysis plants”, 26/8/2016.
- Entrada del BRB: “EMPYRO Project – New commercial
scale fast pyrolysis plant”, 19/6/2015.
- Entrada del BRB: “BTG-BTL sells its pyrolysis plant
Empyro to Twence”,
14/12/2018.
Ensyn / Technología: RTP (Rapid Thermal Processing, Procesado
Térmico Rápido)
1. Materias primas
- Maderas duras y blandas, con o
sin corteza.
- Residuos forestales y de
plantas papeleras.
- Residuos agrícolas.
2. Descripción del proceso
El proceso RTP de Ensyn se basa
en el contacto rápido de arena circulante caliente con biomasa, que fragmenta
rápidamente la materia prima sólida en vapores, gases y carbón. Los vapores se enfrían
rápidamente y se recuperan como un biocrudo ligero, mientras que los gases y el
carbón se dirigen juntos hacia un segundo recipiente donde la arena se
recalienta y se recircula a la unidad de conversión. El calor recuperado del
gas y del carbón se utiliza en varias aplicaciones del proceso RTP.
La tecnología es similar al
craqueo catalítico fluido (FCC), un proceso común y maduro utilizado en la mayoría
de las refinerías. Los sistemas FCC hacen circular el catalizador en un
circuito cerrado entre dos recipientes, una unidad de conversión y un
regenerador de catalizador, mientras transforman el petróleo en combustibles
para el transporte y productos petroquímicos. Ensyn utiliza un proceso mecánico
similar, pero hace circular arena inerte portadora de calor en lugar de un
catalizador para convertir los residuos de madera en un biocrudo líquido.
Figura 3. Diagrama de flujo
simplificado del proceso RTP
3. Productos
- Los rendimientos de biocrudo líquido
son típicamente de entre el 70 y el 75% en peso de los residuos de madera seca.
El biocrudo se usa directamente como fueloil renovable para fines de
calefacción y refrigeración, como materia prima de refinería para producir
gasolina y diésel renovables, y como base de partida para producir sabores y
aromas alimentarios.
- El gas y el carbón obtenidos
como subproductos completan el balance y se utilizan como fuente de energía
para hacer funcionar la planta y secar la materia prima biomásica.
4. Historia
- 1984: Ensyn es creada por el
Dr. Robert Graham y Barry Freel.
El concepto fue desarrollado en
la University of Western Ontario.
El enfoque se pone en el craqueo
térmico rápido de materias primas con alto contenido en carbono, incluida la
biomasa.
- 1985-1989: Pruebas de concepto
y comercialización.
Se establece una alianza
estratégica a mediados de la década de 1980 con Red Arrow Products Company, empresa
de productos alimenticios con sede en Wisconsin.
Primera instalación comercial de
RTP entregada a Red Arrow en 1989.
Desde 1989, RTP ha entregado varias
plantas a Red Arrow para la producción de ingredientes alimentarios, con subproductos
líquidos empleados en calefacción industrial.
- 1990-2000: escalado del prototipo
RTP para biomasa y desarrollo de la aplicación para petróleo.
Las instalaciones de RTP se
escalan hasta una capacidad de más de 30 toneladas secas al día (más de 60
toneladas húmedas al día) a principios de los años noventa.
La tecnología RTP se adapta para
el procesado de petróleo pesado en 1998 (instalación piloto de petróleo de 20
barriles/día).
- 2000-2005: Desarrollo y venta
de aplicaciones petroleras.
Se diseña una unidad RTP de crudo
pesado de 1.000 barriles/día y se construye en el complejo petrolero de Belridge
en California en 2004.
Los derechos de la tecnología RTP
para la conversión de materias primas no renovables (incluida la mejora del
crudo pesado) se venden en 2005 por un valor de 100 M$.
- 2005: Enfoque en combustibles
renovables.
Tras la venta del negocio no
renovable, Ensyn volvió a enfocarse en el negocio de combustibles renovables.
El primer paso fue el diseño y la construcción de una planta RTP 100% propiedad
de Ensyn de 70 toneladas secas al día (140 toneladas húmedas al día) en Renfrew
(puesta en servicio en 2007).
- 2008: Alianza histórica con
Honeywell UOP.
En 2008, Ensyn y Honeywell UOP
unieron fuerzas a través de la creación de Envergent Technologies LLC.
Envergent proporciona licencias, servicios de ingeniería y suministro de
equipos RTP a proyectos desarrollados por Ensyn y sus socios, con garantías de
rendimiento. La alianza de Ensyn con Honeywell UOP se amplió a principios de
2014 para incluir la cooperación entre Honeywell UOP y Ensyn en el desarrollo y
comercialización del coprocesado en refinerías.
- 2012: Ensyn establece una
empresa conjunta con Fibria Celulose, S.A., Brasil.
Ensyn y Fibria establecen una
empresa conjunta para el desarrollo de instalaciones para producir biocrudo en
Brasil. El objetivo de la empresa conjunta es combinar las fortalezas de cada
parte para crear una importante base de producción en Brasil.
- 2013-2015: Confirmación de
resultados de coprocesado en refinería.
Se llevan a cabo demostraciones
exitosas de coprocesado en refinerías en numerosos ensayos, incluso en
operaciones de refinerías comerciales.
Se amplía la alianza con
Honeywell UOP para incluir la comercialización del coprocesado en refinerías.
- 2016: Iniciación de la
construcción del Proyecto Cote Nord.
Figura 4. Construcción del
Proyecto Cote Nord
5. Referencias
- http://www.ensyn.com.
