Effect of colombian coal rank and its feeding technology on substitute natural gas production by entrained gasification

Efecto del rango de carbones colombianos y su tecnología de alimentación en la producción de gas natural sustituto, mediante gasificación en lecho arrastrado

Presenta los resultados de un estudio del efecto del rango del carbón usado (desde subbituminoso hasta semiantracita) y de la tecnología de alimentación (seca o húmeda) sobre el proceso de producción de gas natural sustituto (GNS) engasificadores de flujo arrastrado. Se analizaron diez carbones provenientes de importantes minas de Colombia. El proceso de producción de GNS a partir de gasificación de carbón se modeló bajo equilibrio termoquímico en Aspen Plus. El rendimiento del proceso se evaluó en términos de parámetros de salida, que incluyen el poder calórico del GNS, el índice de Wobbe, la eficiencia de conversión de carbón, la eficiencia en frío, la eficiencia del proceso, la eficiencia global y la tasa de producción de GNS, entre otros. En orden descendente, el proceso carbón-GNS mejora energéticamente con el uso de carbones con alta relación material volátil/carbón fijo, bajo contenido de ceniza, alta relación C+H/O y alto valor calórico del carbón. La eficiencia energética global para la producción de GNS vía gasificación es 17% mayor para la tecnología de alimentación en húmedo con respecto a la tecnología de alimentación en seco; esto posiblemente se da por la mayor concentración de CH₄ en el syngas (alrededor del 7% vol.) cuando se usa alimentación en húmedo. El GNS simulado cumple los estándares de calidad de gas natural (GN) en Colombia; por lo tanto, el combustible gaseoso sustituto podría transportarse directamente por gasoductos. Por lo anterior, es técnicamente viable considerar el proceso carbón-GNS como una alternativa no convencional para la producción de GN.

I. INTRODUCCIÓN

Según la Unidad de Planeación Minero-Energética (UPME) de Colombia, el consumo de GN en el país se incrementará alrededor de un 4% anual hasta llegar a 1070 MMCFD (millones de pies cúbicos por día) en 2020, y luego llegará a 1330 MMFCD en 2030. Además, los informes de reservas y producción de gas existentes en Colombia indican que la demanda local de GN puede ser satisfecha hasta 2019 [1]. En este contexto, es necesario buscar alternativas para reducir las futuras importaciones de GN dada su alta participación (18,4%) en el consumo de energía primaria del país [2]. El carbón representa el 70% de las reservas probadas de combustibles fósiles en el mundo, con una relación reservas/producción (R/P) de unos 126 años. Además, el carbón es un recurso descentralizado y de menor coste que el petróleo y el gas [3]. En Colombia, que cuenta con las mayores reservas de carbón de América Latina y es el quinto exportador de carbón térmico del mundo, la producción de carbón ha experimentado un crecimiento medio anual del 8% durante la última década [4], y actualmente el país presenta una relación R/P de 91 años. Por otra parte, el precio del carbón ha ido disminuyendo desde su pico de 2011 de 100 USD/tonelada [5].