SISTEMA Y MÉTODO PARA EXTRAER ENERGÍA DE DESECHOS AGRÍCOLAS DESCRIPCIÓN DE LA INVENCIÓN La presente invención se refiere a una combinación de sistemas y métodos para convertir desechos agrícolas, tales como estiércol animal, en alcoholes y metilésteres , con la generación concurrente de electricidad libre de emisión y reutilización de las aguas residuales producidas. Los sistemas y métodos de la invención proporcionan dispo'sición eficiente y sanitaria de los desechos agrícolas y produce energía útil y fertilizante. Granjas familiares pequeñas están siendo reemplazadas constantemente por operaciones agrícolas, corporativas de confinación integrada más grandes. Tales operaciones agrícolas grandes a menudo utilizan establos de confinamiento para alojamiento concentrado de grandes números de unidades de ganadería, tales como marranos, ganado lechero, o aves de corral. La industria de marranos y aves de corral han tendido a concentrar tales operaciones en algunos condados por todo el país . Algunos condados individuales pueden contener más de un millón de cerdos . Las economías de producción de carne de la escala disfrutada por tales granjeros corporativos son desplazadas por los problemas de contaminación que surgen del manejo y tratamiento de los desechos recolectados y otros estiércoles de tales operaciones. No sólo lo hace las corrientes de desechos agrícolas recolectadas que tienen concentraciones de nitrógeno, fósforo, bacterias y patógenos, sino también los olores nocivos son un estándar de las operaciones actuales. Además, existe un alto potencial de liberaciones de las lagunas de contención de aguas residuales durante periodos de lluvias excesivas, poniendo en peligro inmensamente los canales fluviales circundantes y las propiedades vecinas. Actualmente tales operaciones de explotación agrícola concentradas tratan sus aguas residuales con una combinación de descomposición bioquímica aeróbica y anaeróbica en lagunas abiertas debido a su simplicidad y costos de capital más bajos. En este sistema, las aguas residuales sucias simplemente son descargadas de la instalación animal confinada en lagunas abiertas donde los desechos experimentan descomposición química anaeróbica natural, seguida por el reunido aeróbíco. Durante este proceso, más de cuarenta gases nocivos, incluyendo amoniaco, ácido sulfhídrico y metano, son emitidos a la atmósfera en una forma irregulada. Ciertas regulaciones requieren un tiempo de residencia para tales aguas residuales en una laguna abierta de 180 días para una descomposición bioquímica más completa. Propiedades adyacentes sufren de los olores y el agua de desagüe de la descarga del campo de aspersión del efluente tratado. Además, estudios han mostrado que las lagunas tienen grietas que provocan problemas de contaminación en aguas freáticas, ríos, estuarios y lagos en áreas de alta concentración de explotación agrícola animal confinada . En el caso de estiércol de marranos tratado en lagunas anaeróbicas estándares, el efluente de liquido tiene características nutrientes que incluyen altos niveles de demanda de oxígeno biológico (BOD5) , (cantidad total de medida de demanda de oxígeno biológico durante un periodo de cinco días) . El Fósforo (P) y Nitrógeno Total (TN) que puede reducirse a niveles permitidos por la sola descomposición bioquímica anaeróbica. Aún con descomposición bioquímica bacteriana, cantidades importantes de acumulación de sedimentos en una laguna anaeróbica puede provocar que alcance su capacidad rápidamente y deje de proporcionar tratamiento de aguas residuales efectivo a largo plazo. Los cerdos producen de dos a cuatro veces tantos desechos, por cerdo, que el humano promedio. Sólo en el Norte de Carolina, los cerdos producen aproximadamente 9.5 millones de toneladas de estiércol por año. Cada granja productora de cerdos utiliza una gran porción de tierra para propagar las aguas residuales altamente concentradas después de la descomposición bioquímica ya que con mucha frecuencia ninguna descarga es permitida de las instalaciones de desechos animales. Las regulaciones requieren que las granjas utilicen áreas cada vez más grandes como campos de aspersión para este efluente ya que las concentraciones residuales de nutrientes pueden provocar daño permanente al suelo y al agua freática en estas áreas. Algunos estados han contemplado una moratoria sobre nuevas instalaciones de explotación agrícola concentradas debido a los problemas de tratamiento de aguas residuales agrícolas. En el Norte de Carolina, dueños de instalaciones de tratamiento de aguas residuales agrícolas existentes construidas antes del 31 de diciembre de 1993, deben registrarse con el estado y tener su plan de deshechos animales certificado por una tercera parte. La aplicación inicial de la descomposición bioquímica anaeróbica de las corrientes de desechos orgánicos fue el tanque séptico, inventado en 1895. Al comienzo de 1950, los procesos de descomposición bioquímica anaeróbica se aplicaron a aguas residuales de la matanza de ganado. Este proceso de contacto anaeróbico hizo uso de un tanque reactor en el cual el contacto entre los microorganismos anaeróbicos y el agua residual ocurre. Las aguas residuales entonces fluyen a través de un desgasificador al vacío para remover el gas disuelto para mejorar el asentamiento de sólidos y después a una unidad de separación de sólidos separada en la cual los sólidos de la biomasa se establecen en el fondo para reciclarse en el tanque de contacto. En estos sistemas existentes, se requieren múltiples cubas que tengan una inversión elevada de capital, y existen eficiencias inherentes en los procesos de etapas múltiples. Adicionalmente, el biogas producido en tales sistemas típicamente es liberado a la atmósfera. La Patente Norteamericana No. 4,372,856 describe un método y aparato para la descomposición bioquímica anaeróbica de deshechos agrícolas para producir biogas que contengan principalmente metano y dióxido de carbono. El método utiliza amoníaco . generado durante la descomposición bioquímica anaeróbica para descomponer el ácido sulfhídrico del biogas que contiene metano y dióxido de carbono. La Patente Norteamericana No. 5,922,092 describe un sistema de gasificación mediante el cual los desechos sólidos, incluyendo desechos agrícolas, son puestos en contacto con el gas en un reactor térmico. Un subproducto de este método incluye combustible diesel, materiales asfálticos, gases licuados, y otros. La Patente Norteamericana No. 6,410,283 describe un método para generar electricidad mediante la descomposición bioquímica anaeróbica de sedimento de aguas fecales. Las descripciones de estas patentes son incorporadas en la presente para referencia en su totalidad. Los gases ricos en metano se han convertido en gases de síntesis por la reformación en los elementos básicos de tal materia prima por muchos años . La reformación de gases ricos en metano a temperaturas elevadas en presencia de vapor y un catalizador heterogéneo también se ha logrado durante un cierto número de años. La eficacia de tales procesos se ha mejorado por la introducción de Dióxido de Carbono (C02) de fuentes externas a la corriente de gas rica en metano. La adición de más átomos de carbono de recursos externos sirve para crear un producto de Hidrógeno (H2) y Monóxido de Carbono (CO) más balanceado del proceso de reformación. Convertir el gas de síntesis en metanol al pasar el gas de síntesis sobre un catalizador heterogéneo a presión controlada y temperatura se ha logrado a una escala comercial durante un cierto número de años . El producto de alcohol mezclado de este proceso se utiliza principalmente como materia prima para la producción de formaldehído o ter-butiléter de metilo ( TBE) . La producción de metilésteres a partir de alcoholes mezclados en combinación con un catalizador y grasas o aceites bajo calor y presión se ha logrado durante un cierto número de años a una escala comercial. Tales productos tampoco califican como un producto completamente renovable. Métodos para tratar aguas residuales ricas en nutrientes se describen, por ejemplo, en la Patente Norteamericana No. 626,644 para Northrop, Patente Norteamericana No. 4,721,569 para Northrop, Patente Norteamericana No. 4,183,807 para Yoshizawa, et al . y Patente Norteamericana No. 5,185,079 para Dague . Métodos para utilizar desechos agrícolas o biomasas como combustible para generación eléctrica se describen, por ejemplo, en la Patente Norteamericana No. 5,121,600 para Sanders, et al. Métodos para convertir metanol y grasas o aceites en metilésteres y biodiesel se describen en, por ejemplo, Patentes Norteamericanas Nos. 5,713,965 para Foglia, et al., 6,015,440 para Noureddini, y 6,440,057 para Nurhan, et al. Las descripciones de estas patentes se incorporan en la presente para referencia en su totalidad. No obstante la existencia de estos sistemas de tratamiento y conversión conocidos, existe una necesidad de un sistema de tratamiento de aguas residuales agrícolas que tenga capacidad de descomposición bioquímica de una fracción de sólido orgánico más alta y conversión del biogas producido en un producto transportable, de energía líquida en una base continua. Continúan los esfuerzos por mejorar métodos y aparatos existentes. La descripción en la presente de las desventajas asociadas con procesos y aparatos conocidos no se pretende para limitar el alcance de la invención a las modalidades que excluyen los procesos y aparatos conocidos. De hecho, ciertas modalidades de la invención pueden incluir algunos o todos los aspectos de los procesos y aparatos conocidos, en algunos casos sin sufrir de las desventajas antes descritas. Es una característica de una modalidad de la presente invención proporcionar un aparato, metodología y sistema para reducir el problema de olores nocivos en granjas individuales al utilizar descomposición bioquimica anaeróbica concentrada como una porción de un sistema de tratamiento continuo. Otra característica de' la invención es proporcionar un método para la descomposición bioquímica de biosólidos de alta resistencia en una instalación de descomposición bioquímica centralizada para disminuir el impacto negativo de las operaciones de granjas concentradas en agua freática y agua superficial adyacente. Una característica adicional de la invención es proporcionar un aparato y método de tratamiento de estiércoles animales que reducirán, eliminarán o aminorarán el campo de aspersión o aplicación de tierra del efluente del proceso digestor. Otra característica de la presente invención es crear un fertilizante de liberación lenta como un subproducto de sistema digestor que retiene el valor nutriente máximo para la aplicación tópica de liberación lenta . Otra característica de la presente invención es crear un gas de síntesis a partir del producto de biogas de la descomposición bioquímica anaeróbica de las corrientes de desechos agrícolas o animales que sirve como materia prima para alcoholes, petroquímicos y f rmacéuticos. Aún otra característica de la presente invención es crear un metiléster a partir de materiales sin tratar totalmente renovables para su uso como un aditivo plástico y un combustible de motor biodiesel . Otras características de la invención incluyen crear generación de electricidad libre de emisión a partir de la captura de calor de desechos a partir de un proceso de elaboración de gas de síntesis, convertir el gas de síntesis basado en recursos renovables en productos de energía líquida, transportables ambos como producto final y como materia prima para procesos de energía renovable adicionales, y proporcionar un sistema integrado para la reducción de desechos agrícolas o animales y su conversión a energía y productos de materias primas en una forma económica positiva. La presente invención incluye un sistema, método y aparato para tratar corrientes de desechos agrícolas y/o animales y su conversión a gas de síntesis, electricidad y productos de materia prima de energía líquida. La presente invención se pretende para proporcionar la descomposición bioquímica casi completa de los biosólidos de alta resistencia y su conversión económica a productos de energía renovable con una reducción concurrente, importante en el impacto ambiental de operaciones agrícolas concentradas . De acuerdo con éstas y otras características de la invención, se proporciona un método para tratar desechos agrícolas que comprenden la descomposición bioquímica anaeróbica de una mezcla de por lo menos desechos y aguas agrícolas para producir sólidos y un biogas que incluye metano y dióxido de carbono, reformar el biogas que incluye metano y dióxido de carbono en un gas de síntesis que incluye monóxido de carbono e hidrógeno en un proceso de reformación de vapor, y después convertir el gas de síntesis que contiene el monóxido de carbono y el hidrógeno en metanol en un proceso de conversión de alcohol. De acuerdo con una característica adicional de la invención, el metanol producido en el proceso de conversión de alcohol después se hace reaccionar con grasas y/o aceites naturales para producir glicerina y metilésteres y después la glicerina y metilésteres son separados. Otra característica de la invención- reside en la descomposición bioquímica de desechos agrícolas concentrados que tienen un contenido de sólidos de más de aproximadamente 4-6% que es calentado antes de la descomposición bioquímica. Una característica preferida adicional de la invención es que el gas de síntesis puede convertirse en metanol sin la necesidad de agregar dióxido de carbono o monóxido de carbono adicional diferente al presente en el gas de síntesis. De acuerdo con otra característica de la invención, se proporciona un sistema para tratar desechos agrícolas que comprende un aparato de descomposición bioquímica anaeróbica para descomponer bioquímicamente los desechos agrícolas y crear sólidos y un biogas, un aparato de reformación de biogas para reformar el biogas mediante el uso de vapor en un gas de síntesis que incluye monóxido de carbono e hidrógeno, y un aparato de conversión de alcohol para convertir el monóxido de carbono y el hidrógeno en metanol . De acuerdo con una característica adicional de la invención, el sistema además incluye un aparato de reacción para hacer reaccionar el metanol producido en el aparato de conversión de alcohol con grasas y/o aceites naturales para producir glicerina y metilésteres , y un aparato de separación para separar la glicerina y los metilésteres . Éstas y otras características de la invención se volverán fácilmente aparentes para aquellos con experiencia en la técnica con la lectura de la descripción detallada que sigue . BREVE DESCRIPCIÓN PE LOS DIBUJOS Para un entendimiento más completo de la naturaleza y características de la presente invención, debe hacerse referencia a la siguiente descripción detallada tomada junto con los dibujos anexos en los cuales: La FIGURA 1 es un diagrama de flujo que ilustra una modalidad preferida de la presente invención mediante la cual los desechos agrícolas son tratados para producir metanol y biodiesel ; la FIGURA 2 es una representación más detallada de "A" en la Figura 1, y es un diagrama de flujo de un método preferido para purificar el biogas producido en el digestor; la FIGURA 3 es una representación más detallada de "B" en la Figura 1, y es un diagrama de flujo de un método preferido para reformar el biogas en un gas de síntesis; la FIGURA 4 es una representación más detallada de "C" en la Figura 1, y es un diagrama de flujo de un método preferido para convertir el gas de síntesis en metanol; la FIGURA 5 es una representación más detallada de "D" en la Figura 1, y es un diagrama de flujo de un método preferido para destilar el metanol; y la FIGURA 6 es una representación más detallada de un generador eléctrico de turbina de aire útil para generar electricidad a partir del proceso de la invención. A través de esta descripción, la expresión "desechos agrícolas" denota en general desechos de la explotación agrícola, incluyendo canales de animales, vegetación, desechos animales, y de preferencia denota desechos animales en forma de estiércol animal. Los desechos agrícolas típicamente son descompuestos en forma bioquímica en concentraciones de aproximadamente i% de sólidos en peso, y consecuentemente, la frase "desechos agrícolas concentrados" denota desechos agrícolas que tienen un contenido de sólidos más alto que los desechos convencionales, y de preferencia denota desechos agrícolas que tienen más de aproximadamente 4% de sólidos, de mayor preferencia más de aproximadamente 5% de sólidos. En modalidades particularmente preferidas, la invención abarca la conversión de la fracción orgánica de los estiércoles animales agrícolas en alcoholes al (1) crear inicialmente biogas con constituyentes de aproximadamente 65% de metano (CH<j) y dióxido de carbono (C02) mediante la descomposición bioquímica anaeróbica de biosólidos de alta resistencia (>8% en volumen) en un digestor de laguna cubierta capaz de capturar toda la descarga gaseosa del proceso; (2) el biogas capturado es depurado para la remoción de ácido sulfhídrico (H2S) a un nivel constituyente de =50 ppm antes de la introducción a una unidad de reformación de vapor para la conversión en gas sintético; (3) el gas sintético producido con sustituyentes de aproximadamente 1 mol de Hidrógeno (H2) para cada Monóxido de carbono de 1 mol (CO) es enfriado por intercambiadores de calor de aire/aire antes de la introducción en un bucle de conversión de alcohol que utiliza un catalizador heterogéneo para la conversión en alcohol sin purificar; (4) el alcohol sin purificar entonces se destila en sus fracciones de alcohol separadas para su venta o para su uso como un materia sin purificar en la producción de biodiesel; (5) el alcohol sin purificar es mezclado con grasas o aceites y un catalizador para la producción de metilésteres que pueden utilizarse como combustible de motor biodiesel u otras aplicaciones (6) concurrentes con el enfriamiento del gas de síntesis, el calor de los desechos es capturado como la fuente de energía térmica para una unidad de generación eléctrica de turbina de aire integrada. El efluente del digestor anaeróbico es utilizado además como fertilizante certificado orgánico de liberación lenta. Adicionalmente , las aguas residuales del proceso son aceptables para su reutilización inmediata en operaciones agrícolas. La invención se refiere en general a un sistema, método y aparato para crear metanol y/o metilésteres a partir de desechos agrícolas. De acuerdo con el método y sistema, los desechos agrícolas son descompuestos en forma bioquímica en un digestor anaeróbico para producir sólidos y un biogas que incluye metano y dióxido de carbono. El biogas que contiene por lo menos metano y dióxido de carbono es reformado en un gas de síntesis que incluye monóxido de carbono e hidrógeno en un proceso de reformación de vapor, y después el gas de síntesis que contiene monóxido de carbono e hidrógeno se convierte en metanol en un proceso de conversión de alcohol. Este metanol entonces puede ser almacenado y vendido como una fuente de combustible, o puede ser hecho reaccionar además con grasas y aceites naturales para producir metilésteres y glicerina, que subsecuentemente pueden separarse. Los metilésteres entonces pueden utilizarse como una fuente de biodiesel.
Regresando ahora a la Figurar 1, una corriente 105 de desechos concentrada que contiene desechos agrícolas que tienen un contenido de sólidos tan alto como 30% es puesto en contacto con el agua mediante la corriente 107 en la cuba 110 para producir una corriente de desechos agrícolas que tenga un contenido de sólidos de aproximadamente 4% a aproximadamente 8%. Esta corriente de desechos entonces puede ser calentada en el intercambiador 115 de calor y después introducirse a un sistema 120 de descomposición bioquímica anaeróbica en el cual la descomposición bioquímica de la fracción de sólido orgánico ocurrirá. El sistema 120 de descomposición bioquímica anaeróbica de biosólidos de alta resistencia de la invención de preferencia acomoda los sólidos totales preferentemente hasta de 8% por volumen para la descomposición bioquímica altamente eficiente y la descarga de efluente lenta en una cuba sencilla. El tiempo de retención hidráulica diseñado para el sistema 120 de descomposición bioquímica anaeróbica de preferencia es menos de 30 días. El sistema 120 de descomposición bioquímica anaeróbica por consiguiente permite la introducción de desechos animales proteínicos y con alto contenido de lípidos en el proceso digestivo a partir de fuentes no agrícolas, que sirve para incrementar la producción de biogas 122. Los sólidos pueden ser extraídos periódicamente del sistema 120 de descomposición bioquímica anaeróbica mediante la corriente 124, y utilizarse, por ejemplo, como fertilizante. La corriente 122 de biogas de preferencia es retirada del sistema 120 de descomposición bioquímica anaeróbica por medio de una disposición sopladora de v-acio que provoca que el biogas sin purificar pase a través de una cuba 130 de solvente que purifica la corriente 122 de biogas al remover el ácido sulfhídrico (¾S) atrapado en concentraciones de =50 ppm, y produce una corriente 132 de biogas limpio. La corriente 132 de biogas limpio entonces de preferencia se introduce en un aparato 140 reformador de vapor para la conversión en un producto principal de gas 142 de síntesis compuesto principalmente de hidrógeno (¾) y el monóxido de carbono (CO) a temperaturas elevadas en presencia de un catalizador heterogéneo. El gas de síntesis de preferencia entonces se enfría por el o los intercambiadores 155 de calor de aire/aire para producir una corriente 147 de gas de síntesis enfriado antes de la introducción al aparato 150 de conversión del alcohol. El o los intercambiadores de calor de aire/aire de preferencia bajan la temperatura del gas de síntesis que aproximadamente 857.222°C (1575°F) a aproximadamente 37.778°C (100°F) en una base de flujo continua. El medio de enfriamiento de preferencia es aire ambiente el cual es comprimido a 2.268 kg/segundos (5 lbs/seg) en el compresor 135, y el vapor de agua condensado para el intercambio cruzado con el gas de síntesis caliente. Después de la absorción del calor máximo disponible, el fluido de aire calentado pasa al aparato 145 de generación de electricidad. El fluido de aire calentado de preferencia pasa sobre una rueda de turbina que es girada aproximadamente a 30, 000 rpm por la expansión del fluido calentado a través de su campo de aspas. Esta rueda de turbina proporciona energía a un generador eléctrico estándar que puede utilizarse para proporcionar energía al sistema general. El producto 147 de gas de síntesis enfriado, el cual contiene principalmente monóxido de carbono e hidrógeno, entonces es introducido a un aparato 150 de conversión de alcohol aproximadamente a 37.78°C (100°F). En presencia de un catalizador heterogéneo, tal como ZnO-Cr303 o CuO-ZnO-Al203, los constituyentes del gas de síntesis de H; y CO son convertidos en metanol: CO + 2H2 ? CH30H El aparato 150 de conversión de alcohol es capaz de crear aproximadamente 75% de metanol (CH3OH) y 25% de agua (H20) en una base continua. La corriente 152 de alcohol sin purificar de preferencia entonces es distribuida a una unidad 160 de destilación, de mayor preferencia dos torres de destilación (véase Figura 5) en las cuales el producto 162 de metanol de baja humedad es separado por calor y destilado, y una porción de la corriente de producto puede distribuirse mediante la . corriente 164 en el o los tanques 190 de almacenaje para su venta como un producto final o una materia prima para productos de energía adicionales. Todo o una porción del producto 162 de metanol puede introducirse en un reactor 170 calentado en presencia de grasas o aceites naturales mediante la corriente 171 y un catalizador para el proceso de transesterificación . El proceso produce una corriente 172 de producto de transesterificación que comprende glicerina cruda y metilésteres . La corriente 172 de producto de transesterificación entonces puede alimentarse al separador 180 para separar estos dos productos en metilésteres 182, y glicerina 184, y distribuirlos a cubas de almacenaje individuales . La glicerina puede venderse como materia prima cruda para producción de cosméticos, jabones, petroquimicos y aditivos de alimentos. El metiléster puede venderse como un aditivo para las industrias petroquímicas o plásticas o como un combustible de motor biodiesel. En el caso del biodiesel, el producto será un combustible de motor totalmente renovable . Aquellos con experiencia en la técnica apreciarán que en muchas de las operaciones de unidad preferidas descritas en la presente para efectuar la reacción deseada, conversión reformación, etc., pueden reemplazarse con otras operaciones de unidad sin apartarse significativamente del espíritu y alcance de la invención. Por ejemplo, una columna de destilación que tiene (n) etapas con uno o más condensadores puede describirse como útil para efectuar una separación. Otros aparatos de separación pueden utilizarse incluyendo múltiples columnas de destilación, unidades de extracción de líquido/líquido, lecho fluidizado o separadores de columna en paquete, y similares. Un sistema 120 de descomposición bioquímica anaerobica preferido opera como una instalación de pre-tratamiento combinado y tratamiento secundario, reduciendo de este modo en forma importante el tamaño de la instalación y la cantidad de energía térmica externa requerida para asegurar una operación óptima. El sistema de preferencia comprende un digestor anaeróbico en tierra especialmente diseñado para acomodar desechos biosólidos de alta resistencia (concentraciones de sólidos entre 8% y 10%) . El diseño reduce el nivel de Demanda de Oxígeno Biológico
("BOD") en la corriente de desechos y a través de la descomposición bioquímica anaerobica genera el biogas rico en metano. Un soplador de aspas giratorio puede utilizarse para
'cosechar' el biogas producido desde dentro del espacio entre la cubierta y el medio del digestor en una base continua. Debido a la reducción de BOD, el pos-tratamiento aeróbico requiere entrada de aereación reducida, disminuyendo así la demanda de energía del sistema. Además de la degradación de los compuestos orgánicos en los estiércoles animales sin purificar y/o los desechos no agrícolas, el digestor puede utilizarse para la degradación del sedimento activado por desechos para poder disminuir la producción de desechos biológicos en exceso. El sistema se diseña para la retención, hidrólisis y fermentación de sólidos para proporcionar Demanda de Oxígeno Químico ("COD") para la desnitrificación, oxidación de BOD, y el nitrógeno y la renovación de nitrógeno siendo nitrificación . El sistema 120 de descomposición bioquímica anaeróbica puede incluir un digestor anaeróbico con una cubierta aislada, un estanque de nitrificación, (aeróbico) y un estanque de almacenaje de desnitrificación/irrigación (anóxico) , conectado en serie. El digestor anaeróbico puede ser cualquier aparato de descomposición bioquímica convencional, de preferencia un aparato sellado con una cubierta aislada, tal como aquellos descritos en la Patente Norteamericana No. 4,372,856, descripción de la cual se incorpora en la presente para referencia en su totalidad. El sistema 120 de descomposición bioquímica anaeróbica puede diseñarse para acomodar instalaciones de cualquier tamaño, o para tratar desechos de una pluralidad de granjas. Utilizando las directrices proporcionadas en la presente, y dado el tonelaje predicho de desechos agrícolas para tratar, aquellos con experiencia en la técnica son capaces de diseñar un sistema 120 de descomposición bioquímica anaeróbica adecuado, para su uso junto con el sistema descrito en la presente. La integración con el aparato 140 de reformación de vapor permite la transferencia de energía térmica en exceso desde el reformador al digestor para poder lograr una temperatura de operación estable de >35°C dentro del reactor. La carga de energía parásita de la unidad típicamente consiste de motores eléctricos que accionan el mezclador mecánico sumergido en el digestor, el soplador de aspas giratorio para la recolección del biogas, y una bomba centrífuga sencilla que controle la alimentación del digestor y la descarga del sedimento/sólidos desde el digestor. Esta carga puede ser acomodada por el aparato 145 de generación de electricidad de turbina de aire calentado, si se desea. Además, el sistema 120 de descomposición bioquímica anaeróbica puede incluir un sistema para extraer amoniaco del sistema para utilizarse en la limpieza del biogas en la cuba 130 de solvente donde H2S es depurado del biogas. El biogas 122 recolectado del sistema 120 de descomposición de química anaeróbica de preferencia se transporta a los límites de la batería del aparato 150 de conversión de alcohol (mediante la cuba 130 de solvente y el aparato 140 de reformación de vapor, por medio de una tubería interconectada de polietileno de alta densidad (HDPE) o materiales no corrosivos similares de preferencia instalados en un gradiente descendente para permitir el flujo de ambas fases gaseosas y acuosas, incluyendo condensación de la corriente de biogas . Puede utilizarse bombas para bombear las corrientes respectivas a su destino, si se necesita, y aquellos con experiencia en la técnica son capaces de diseñar un modo adecuado de transferencia utilizando la tubería apropiada, gradiente y bombas. El biogas 122 recolectado entonces se alimenta a la cuba 130 de solvente para remover las impurezas, tales como H2S, y similares. La corriente 122 de biogas típicamente contendrá de aproximadamente 45% a 90%, de mayor preferencia de aproximadamente 60% a 75%, y de mayor preferencia de aproximadamente 65% a aproximadamente 70% de CH4 y de aproximadamente 10% a aproximadamente 55%, de mayor preferencia de aproximadamente 25% a aproximadamente 40%, y de mayor preferencia de aproximadamente 30% a aproximadamente 35% de C02 con impurezas adicionales . El biogas 122 normalmente es recibido del sistema 120 de descomposición bioquímica anaeróbica a presión atmosférica y temperatura ambiente . La Figura 2 representa una disposición más detallada y preferida para purificar el biogas 122, como se muestra por la letra A en la Figura 1. Como se muestra en la Figura 2, el biogas 122 de preferencia primero pasa a través de un separador 210 de entrada donde cualquier humedad que se haya condensado se remueve. Cualquier aparato de separación de gas/liquido puede utilizarse como el separador 210 de entrada para separar el agua como humedad condensada mediante la corriente 214 del biogas 212 restante. El biogas 212 entonces es comprimido por un compresor 220 de gas de alimentación a 14.61 kg/cm2 (200 psi). El compresor 220 de gas de alimentación de preferencia es parte integral de un compresor 230 tipo tornillo giratorio helicoidal, inundado con aceite. El gas 232 comprimido, caliente entonces se enfria en el enfriador 240 de compensación de gas de alimentación intercambiando calor con el agua de enfriamiento y cualquier agua condensada puede removerse en un separador enfriador de compensación (no mostrado) . El biogas 242 enfriado entonces para a través de un absorbedor 250 de H2S para remover el ácido sulfhídrico a niveles de ppm. Cualquier tipo de absorbedor 250 de ¾S puede utilizarse siempre y cuando remueva efectivamente el ácido sulfhídrico de una corriente de biogas que contenga metano. Particularmente se prefiere en la invención remover el ácido sulfhídrico mediante el contacto directo con un absorbente físico, etildietanolamina ( "????" ) . La MDEA de preferencia se contiene en una solución de 50% en peso y contiene mejoras para la selectividad de ¾S (tal como químicos Huntsman MS-300) . El biogas fluye hacia arriba a través de una columna empacada en el absorbedor 250 y directamente hace contacto con la amina que cae a través de la columna, la cual entra a la columna 250 mediante la corriente 262 de amina. El proceso básico implicado puede resumirse como: 2RNH2 + H2S ^ (RNH2) H2S 2RNH2 -1- C02 + H20 *~ (RNH2)2H2C03 La amina rica, saturada con cas ácido, sales de la parte inferior del absorbedor 250 mediante la corriente 252 utilizando el control de nivel e intercambio al calor con amina pobre caliente en el intercambiador 270 de calor pobre/rico. A partir del intercambiador 270 de calor pobre/rico, la amina 272 rica entra a la parte superior del purificador 280 de H2S . La solución de amina fluye hacia abajo a través de una sección empacada de la columna donde se calienta por calor que surge de los vapores generados en el intercambiador de calor purificador de H2S (no mostrado) . El vapor de preferencia se utiliza como el medio de calor para el intercambiador de calor. El gas ácido liberado de la solución de amina y una porción del vapor de descomposición internamente generado se lleva en forma aérea dentro del condensador aéreo del purificador ¾S donde el vapor se condensa y se enfria al intercambiar calor con el agua de enfriamiento. El vapor condensado cae abajo detrás de la columna proporcionando de este modo el reflujo para el purificador. El gas de ácido frió (H2S y C02) desde la parte superior de la columna se enruta para la incineración mediante la corriente 284. La amina 282 pobre caliente, de la parte inferior del purificador 280 entonces se bombea de preferencia mediante la bomba 290 de amina pobre a través del intercambiador 270 pobre/rico y después a través del enfriador 260 de amina pobre donde la amina es enfriada aproximadamente a 37.78°C (100°F) intercambiando el calor con el agua de enfriamiento. Una porción de la amina puede ser filtrada con un filtro de amina (no mostrado), si se desea. La amina filtrada, fria entonces entra a la parte superior del absorbedor 250 mediante la corriente 262 para completar el ciclo. El biogas sale de la parte superior del absorbedor 250 mediante la corriente 132 y después puede enrutarse al reformador para la deformación en el gas de sintesis de dióxido de carbono e hidrógeno. Una alternativa a la modalidad representada en la Figura 2 para descomponer el ¾S del biogas puede ser utilizar amoniaco generado y recolectado del sistema 120 de descomposición bioquímica anaeróbica como la solución de amina de descomposición, como se describe en la Patente Norteamericana No. 4,372,856. La corriente 132 de biogas limpio que contiene metano y dióxido de carbono, con traza si la hubiera, cantidades de H2S entonces se alimenta al aparato 140 reformador de vapor, donde se convierte en un gas de síntesis que contiene monóxido de carbono e hidrógeno.
El aparato reformador de vapor también puede incluir un aparato 145 generador de electricidad para generar electricidad para su uso en el proceso general. Una modalidad preferida más detallada del aparato reformador de vapor se muestra en la FIGURA 3. Como se muestra en la FIGURA 3, la corriente 132 de biogas limpio se calienta en un calentador 310 de gas de entrada, de preferencia, aproximadamente a 315.556-426.67 °C (600-800°F), y de mayor preferencia a aproximadamente 371.111 °C (700 °F) al intercambiando calor con la corriente 352 de gas de síntesis caliente que sale de la caldera 350 de calor de desechos y el reformador 330. El biogas caliente entonces pasa a través de una columna 320 de lecho en paquete, de preferencia que contiene óxido de zinc, en donde cualquier traza de H S se remueve de preferencia abajo a niveles de 0.1 ppm por el óxido de zinc. La corriente 322 de biogas purificada caliente entonces se mezcla con el vapor y entra al reformador 330. El reformador 330 puede ser cualquier reformador capaz de convertir o "reformar" el biogas que contiene metano y dióxido de carbono en monóxido de carbono e hidrógeno. En una modalidad más preferida, el reformador 330 es un calentador de caldeado directo que contiene tubos de horno que se llenan con un catalizador de níquel. La reacción predominante que tiene lugar es la reformación de vapor de metano:
CH4 + H20 -« ? CO + 3H2 Esta reacción es endotérmica y la conversión es mejorada por la temperatura elevada, presión baja y relaciones elevadas de vapor a carbono. Además de la reacción de reformación para producir monóxido de carbono e hidrógeno, la siguiente reacción de cambio de gas de agua tiene lugar: CO + H20 ^ ? CC + H2 Esta reacción de cambio de gas de agua es exotérmica y la cantidad de dióxido de carbono formado se determina por el equilibrio de reacción en las condiciones de salida del reformador 330. Las altas temperatura provocan que la reacción cambie a la izquierda y las concentraciones elevadas de agua provocan que la reacción cambie a la derecha. Tradicionalmente , el gas de síntesis para la producción de metanol fue la poca producción de carbono-óxido y el resultado neto fue el exceso de hidrógeno. Por lo tanto, muchas instalaciones de metanol fueron forzadas a agregar CO2 a la alimentación (1 mol de C02 por cada 4 moles de CH4) . Puesto que el biogas contiene dióxido de carbono, la relación estequiométrica general, R = [¾/ (2CO + 3002) ] está más cerca de la unidad. Por lo tanto, se prefiere particularmente en la presente invención que ningún dióxido de carbono adicional se agregue para convertir el biogas en monóxido de carbono y el hidrógeno en el reformador 330, aunque parte del dióxido de carbono puede agregarse si se necesita.
La caja radiante del reformador 330 típicamente es aproximadamente 50% eficiente. Para poder asegurar una operación termodinámicamente eficiente, el calor no absorbido por la reacción de reformación puede recuperarse en la sección de convección del horno (la porción superior del reformador 330) . Los gases del tubo de la chimenea de alta temperatura pasan hacia arriba a través de la sección de convección para generar el vapor en el tambor 340 de vapor el cual es alimentado por las líneas 336, 334, 354 de vapor. El vapor así generado puede utilizarse para el calor en el proceso, el cual pone a la eficiencia general del horno cerca de 90%. El gas de síntesis caliente sale del reformador 330 mediante la corriente 332 de gas de síntesis caliente. La temperatura y la presión de la corriente 332 del gas de síntesis caliente dependerán de las condiciones de operación del reformador 330, y la formación del biogas 322 purificado caliente que entra al reformador 330. En modalidades preferidas, la corriente 332 de gas de síntesis caliente sale del reformador 330 aproximadamente a 648.889 a aproximadamente 93.333°C (1200 a aproximadamente 200°F) y de aproximadamente 10.546 a aproximadamente 14.061 kg/cm2 (150 a aproximadamente 200 psi), de mayor preferencia de aproximadamente 760 a aproximadamente 73.889°C (1400 a aproximadamente 165°F) y de aproximadamente 11.952 a aproximadamente 13.358 kg/cm2 (170 a aproximadamente 190 psi) , y de mayor preferencia, a aproximadamente 857.222 °C (1575°F) y 12.726kg/cm2 (181 psi). La corriente 332 de gas de síntesis caliente entonces pasa a través de una serie de intercambiadores de calor para enfriar eficientemente el gas. Primero, la corriente de gas de síntesis caliente entra a la caldera 350 de calor de desechos donde el gas de síntesis parcialmente es enfriado intercambiando calor con la corriente 342 de agua para generar la corriente 354 de vapor, la cual entonces alimenta nuevamente al tambor 340 de vapor. El gas de síntesis entonces pasa a través del lado tubular del calentador 310 de gas de entrada para precalentar la corriente 132 de biogas limpio. La corriente 314 de gas de síntesis entonces fluye a través del íntercambiador 360 de calor de la columna de refinación para proporcionar calor para la destilación de metanol, el precalentador 370 desaereador para calentar el agua de alimentación de la caldera y finalmente a través del enfriador 380 de gas de síntesis donde el gas de síntesis es enfriado aproximadamente a 23.889 a aproximadamente 65.556°C (75 a aproximadamente 150°F) , de preferencia aproximadamente 37.778°C (100°F) intercambiando el calor con el agua de enfriamiento. La corriente 382 de gas de síntesis enfriada puede contener parte del agua condensada. El agua en exceso condensada en los intercambiadores en la corriente 382 de gas de síntesis enfriada entonces se separa desde la corriente de gas en el separador 390 de gas de síntesis para producir la corriente 147 de gas de síntesis enfriada y el agua 392. El gas de síntesis en este punto de preferencia incluye los siguientes constituyentes: Los porcentajes en mol listados en la tabla siguiente son porcentajes estimados basados en una alimentación de estiércol típica. Aquellos con experiencia en la técnica apreciarán que tratar diferentes corrientes de desechos agrícolas generará una corriente 147 de gas de síntesis enfriada que contenga esencialmente los mismos componentes, pero las cantidades pueden variar.
La corriente 147 de gas de síntesis enfriada de preferencia entra al aparato 150 de conversión de alcohol en aproximadamente 37 °C (100 °F) y aproximadamente 11.812 kg/cm2 (168 psi) . Una representación más detallada y preferida del aparato 150 de conversión de alcohol se muestra en la FIGURA 4. Con referencia ahora a la FIGURA 4, la corriente 147 de gas de síntesis enfriada se comprime para convertir la presión (de preferencia, aproximadamente 66.792 kg/cmJ (950 psi) ) por el compresor 405 de gas de síntesis. Cualquier compresor puede utilizarse como el compresor 405 de gas de síntesis, y de preferencia, el compresor 405 de gas de síntesis es un compresor oscilante de dos etapas. Entre las etapas, el gas 408 de síntesis comprimido de preferencia es enfriado por el Interenfriador 410 de gas de síntesis intercambiando calor con el agua de enfriamiento y cualquier condensación formada se remueve por el separador 420 de etapa interna del gas de síntesis para formar la corriente 422 de gas de síntesis comprimida y la corriente 424 de agua. La corriente 422 de gas de síntesis comprimida se comprime en el segundo compresor 425 de etapas para formar una corriente 426 de gas de síntesis comprimida caliente la cual entonces puede mezclarse con el gas de reciclaje de la descarga del compresor 495 de reciclaje para formar la corriente 428 de gas de síntesis caliente combinada. La corriente 428 de gas de síntesis caliente combinada entonces fluye a través del intercambiador 430 de bucle de gas de síntesis en donde la corriente 428 de gas de síntesis caliente combinada intercambia calor con la corriente 452 de efluente del convertidor que pone a la corriente de gas arriba de la temperatura de reacción. La temperatura de reacción para la conversión a metanol de preferencia está entre el margen de aproximadamente 176.66 a aproximadamente 287.778 °C (350 a aproximadamente 550°F), de mayor preferencia de aproximadamente 204.44 a aproximadamente 260C (400 a aproximadamente 500°F), y de mayor preferencia aproximadamente 232.22°C (450°F). La corriente 432 de gas de síntesis caliente entonces pasa a través del calentador 440 de arranque, de preferencia un calentador de resistencia eléctrica, que se utiliza sólo durante el arranque para poner la corriente 432 de gas de síntesis caliente arriba de la temperatura de reacción. La corriente 442 de gas de síntesis calentada entonces entra al convertidor 450 de metanol. Cualquier aparato capaz de convertir monóxido de carbono e hidrógeno a metanol puede utilizarse en la invención. Preferiblemente, el convertidor 450 de metanol es un reactor con un diseño pseudoisotérmico que tiene un catalizador contenido en los tubos del convertidor 450. La corriente 442 de gas de síntesis calentada pasa abajo a través de un lecho del catalizador, de preferencia un catalizador de Cu-Zn, y la reacción principal que tiene lugar es: CO + 2H2 CH3OH ?? = -39, 020 Esta reacción es exotérmica con la concentración en equilibrio del metanol afectada por la temperatura y la presión. La presión más alta y las temperaturas más bajas incrementan la proporción de conversión. Otra reacción que tiene lugar en el convertidor 450 de metanol es una reacción de cambio de gas-agua inversa: C02 + ¾ CO + H20 ??=17, 709 La reacción de cambio inversa es endotérmica. Ambos del cambio inverso y la reacción de metanol tienen lugar simultáneamente con los resultados netos que son exotérmicos. Otros subproductos de hidrocarburos pueden formarse también (por ejemplo, alcoholes más altos, dimetiléter, formiato de metilo, acetonas y cetonas, etc.), pero típicamente están presentes en concentraciones de menos de 5000 ppm. Cuando tienen lugar las reacciones en los tubos, el calor generado por las reacciones es removido intercambiando calor con el agua en ebullición en la coraza del reactor. El contenido de metanol de la corriente 452 del efluente del convertidor de preferencia es de aproximadamente 4 a aproximadamente 10%, y más típicamente es aproximadamente 7%. La corriente 452 del efluente del convertidor también típicamente tendrá una temperatura dentro del margen de aproximadamente 204.44 a aproximadamente 287.78°C (400 a aproximadamente 550 °F) , y más típicamente aproximadamente 251.667°C (485°F) . La corriente 452 del efluente del convertidor entra al lado del tubo del intercambiador 430 de bucle de gas de síntesis donde la corriente 434 de efluente de convertidor enfriada se enfria de aproximadamente a 65.556 a aproximadamente 148.88°C (150 a aproximadamente 300°F), de preferencia aproximadamente 99.444°C (211°F) intercambiando calor con la alimentación del reactor. El efluente 434 del convertidor enfriado entonces pasa a través de un condensador 460 de metanol en donde el metanol y el agua se condensan intercambiando calor con el agua de enfriamiento. La corriente 462 de metanol condensada, la cual contiene agua, entonces se separa de la corriente de gas en el separador 470 de metanol. La corriente 474 de gas restante entonces es enrutada al compresor 495 de reciclaje donde los gases son recomprimidos para pasar a través del bucle de síntesis nuevamente. Puesto que las alimentaciones estequiométricas se logran raramente, parte del gas puede purgarse del bucle mediante la válvula 490 para reducir la acumulación de constituyentes en exceso y la acumulación de metano y nitrógeno en el bucle. La corriente 492 de purga del bucle de preferencia es enrutada al reformador 330 como combustible ( Figura 3 ) . La corriente 472 de metanol crudo del separador 470 de metanol entonces entra de preferencia a un tambor 480 de bajada de metanol mediante el control de nivel para la desgasificación. Los vapores generados en la bajada son enviados al combustible como la corriente 482 y el metanol entonces es enrutado a la unidad 160 de destilación (Figura 1) mediante la corriente 152 de metanol. Una representación más detallada y preferida de la unidad 160 de destilación se muestra en la FIGURA 5. Como se muestra en la FIGURA 5, el metanol de preferencia es destilado por un sistema de dos columnas, aunque cualquier unidad 160 de destilación adecuada para separar metanol del agua y otros componentes en la corriente 152 de metanol puede utilizarse en la invención. El fraccionamiento es convencional con la primera columna 520 que remueve aquellos constituyentes que hierven a una temperatura menor a la del metanol. La segunda columna 560 separa el metanol del agua. La corriente 152 de metanol de preferencia se calienta en un enfriador 510 de productos intercambiando calor con la corriente 562 de metanol de producto. El metanol 512 calentado entonces entra a la columna 520 de destilación para la remoción de extremos ligeros . El calor se proporciona a la columna mediante el vapor en el intercambiador de calor 550 de la columna de destilación. Los vapores generados en el intercambiador 550 de calor de la columna de destilación descomponen los extremos ligeros del liquido que cae a través del empaque de la columna. El reflujo de la columna de preferencia se proporciona por el condensador 530 de reflujo de la columna de destilación intercambiando calor con el agua 532 de enf iamiento. Los vapores que dejan el condensador 530 de reflujo, de preferencia aproximadamente a 63.333°C (146°F) y 1.406 kg/cnr (20 psi), pueden contener etanol . La mayor parte del metanol es recuperado en el condensador 540 de purga mediante el enfriamiento adicional con el agua 542 de enfriamiento . El metanol "destilado" que sale de la parte inferior de la columna 520 de destilación mediante la corriente 522 entonces se bombea de preferencia (bomba no mostrada) a la columna 560 de refinamiento. El calor para la columna de refinamiento se proporciona por el intercambiador 360 de calor de la columna de refinamiento que utiliza la corriente 314 del gas de síntesis caliente desde el reformador 30 (FIGURA 3). La corriente 562 de metanol de producto se remueve justo abajo del condensador 570 de reflujo de la columna de refinación. El condensador 570 de reflujo de la columna de refinación proporciona reflujo a la columna intercambiando calor con el agua 572 de enfriamiento. Los vapores no condensados, de preferencia a aproximadamente 69.444°C (157°F) y 0.211 kg/cm2 (3 psi) se purgan de la columna mediante la corriente 564 y se enrutan al combustible. El agua de la parte inferior de la columna es enrutada al desaereador mediante la corriente 582. La corriente 562 de producto de metanol de la columna de refinación se enfría en el enfriador 510 de producto y después se almacena mediante la corriente 164 en el o los tanques 190 de almacenaje (FIGURA 1} , directamente se envía al reactor 170 calentado mediante la corriente 162 para la conversión en biodiesel o ambos . El biodiesel puede producirse a partir de la corriente 162 de producto de metanol utilizando métodos convencionales, incluyendo aquellos descritos en las Patentes Norteamericanas Nos. 5,713,965, 6,015,440, y 6,440,057, las descripciones de las cuales se incorporan en la presente para referencia en su totalidad. Con referencia nuevamente a la Figura 1, la corriente 162 de producto de metanol típicamente es mezclada con grasas y/o aceites naturales en un reactor 170 calentado para formar glicerina o glicerol y metilesteres mediante un proceso de transesterificación . La corriente 172 de producto de transesterificación, la cual contiene el glicerol (y/o glicerina) y metiléster, entonces se envía al separador 180 mediante el cual los productos de glicerina insolubles se asientan a través de la corriente 184 de producto de glicerina, y los metilésteres se sacan de la parte superior mediante la corriente 182 de producto de metiléster. El metiléster entonces puede utilizarse directamente como un combustible biodiesel, o mezclarse con otros combustibles. En una modalidad particularmente preferida de la invención, el proceso para convertir metanol en biodiesel implica la esterificación de los ácidos grasos libres y la reesterificación de triglicéridos o ésteres de glicerol de ácidos grasos en metilésteres de ácidos grasos en presencia de un catalizador alcalino. La base del procedimiento es la reducción de la masa molecular y, mediante eso, una reducción de viscosidad y punto de ebullición, de manera que los monoalquilésteres o el metiléster pueda reemplazar el diesel de petróleo en motores de compresión-encendido sin alteraciones mecánicas a los motores. Alternativamente, los monoalquilésteres pueden utilizarse directamente en las industrias petroquímicas y farmacéuticas como un precursor para otros productos . El balance de la masa para producir el monoalquiléster es: - 100 kg de una grasa o aceite + 15 kg de metanol + 1 kg de KOH o NaOH
- 100 kg de biodiesel (metilésteres) + 10 kg de una glicerina impura Aunque no se muestra en la FIGURA 1, la producción del monoalquiléster de preferencia tiene lugar en un proceso de esterificación/reesterificación alcalino de dos etapas. En la primera etapa, el producto 162 de metanol de baja humedad es puesto en contacto con un alcalino (no mostrado) para preparar un metoato. Preferiblemente, el metoato se prepara a partir de un catalizador de gránulos sólidos mezclado con metanol en un tanque de disolución agitado (no mostrado) a una temperatura de proceso de aproximadamente 55 °C. El metoato entonces se mezcla directamente con una fuente de aceite tal como sebo y similar mediante la corriente 171, a la misma temperatura en un reactor 170 calentado, continuamente agitado. La reacción de preferencia tiene lugar en o aproximadamente a 55 °C. La corriente 172 de producto de transesterificación resultante típicamente en la forma de una emulsión, entonces es bombeada a un separador 180 de fase estática y opcionalmente enfriada a aproximadamente 38 °C. La separación de preferencia crea una separación limpia entre la fase hidrofóbica (monoalquilésteres ) la cual puede sacarse de la parte superior como la corriente 182 de producto de metiléster, y la fase hidrofílica (glicerol, agua, metanol, catalizador, jabón y metilésteres ) , la cual se extrae de la parte inferior del separador 180 como corrientes 184 de producto de glicerina. La corriente 184 de producto de glicerina sin purificar de preferencia es agua caliente lavada, y después colocada bajo vacío para remover el metanol en exceso, el cual puede ser reciclado en el reactor de la primera etapa inicial. La fase hidrofóbica, o corriente 182 de producto de metiléster, entonces se bombea de preferencia desde el separador 180 a una cuba agitada intermediaria (no mostrada) donde un catalizador secundario puede agregarse para remover el color de monoalquiléster y reducir la viscosidad. El producto de la cuba agitada intermediaria entonces puede bombearse a una columna de destilación (no mostrada) donde el agua retenida es removida por la destilación al vacio. El producto del monoalquiléster final puede bombearse a un tanque de almacenaje de producto final para su uso o venta. De acuerdo con modalidades particularmente preferidas de la invención, el producto de monoalquiléster resultante tiene las características mostradas en la Tabla 1 siguiente : Tabla 1
Propiedad de Combustible Biodiesel
Combustible Estándar ASTM 6595
Composición de Combustible C12-C22 FAME
Valor de Calentamiento Más Bajo, Btu/gal, 117, 093
Kin. Viscosidad, @ 40°C, 1.9-6.0
Gravedad Específica kg/1 @ 60°F 0.88
Densidad, lg/gal @ 15°C 7.328
Agua, ppm por peso 0.05% máximo
Carbono, % en peso 77
Hidrógeno, % en peso 12
Oxígeno, por dif. % en peso 11
Azufre, % en peso 0.0-0.0024 Punto de Ebullición, °C, 182-338
Punto Instantáneo, °C, 100-170
Punto de Nubosidad, °C, -3 a 12
Punto de Vaciado, °C, -15 a 10 Número de Centano 48-65
Relación de Aire/Combustible Estequiométrico 13.8
BOCLE Scuff, gramos >7,000 HFRR, micrones 314
La fase de glicerol crudo de aproximadamente 10% en peso del aceite de entrada también puede bombearse a una columna de destilación separada para la neutralización por la adición de ácidos fosfóricos, y similares, y la remoción de agua, metanol para reciclaje, álcalis, metilésteres y reducción de color. El producto de este proceso entonces puede ser bombeado a una cuba de almacenaje para su venta. Como parte de, o adyacente al aparato 140 reformador de vapor se encuentra un aparato 145 de generación de electricidad el cual produce electricidad para su venta y/o uso a través del proceso. Cualquier aparato 145 de generación de electricidad puede utilizarse en la presente invención, incluyendo aquellos descritos, por ejemplo, en las Patentes Norteamericanas Nos. 5,121,600 y 6,410,283, las descripciones de las cuales se incorporan en la presente para referencia en su totalidad. Preferiblemente, el aparato 145 de generación eléctrica es una unidad de turbina de aire, por ejemplo, un Ciclo de Brayton "abierto"—que utiliza aire como el fluido de trabajo, el cual se calienta mediante una serie de intercambiadores de calor en el reformador 330 de vapor. Los beneficios principales de este sistema incluyen una reducción en el mantenimiento de la turbina debido a que el aire es el fluido de trabajo, la flexibilidad de combustible, y un tamaño relativamente pequeño (por ejemplo, 300 kW) lo cual se presta asi mismo a la construcción modular y capacidad de transporte. La presente invención abarca el uso de un motor de turbina de gas del tipo convencional fabricado por un número de entidades establecidas. Una modalidad ejemplar se ilustra en la FIGURA 6. Regresando ahora a la FIGURA 6, la unidad 145 de generación de electricidad puede incluir un compresor 620 que tenga una entrada de aire atmosférica y salida de aire comprimida. El aire atmosférico se extrae del compresor 620 mediante la corriente 612 de aire en el lado de succión, de preferencia a través del filtro 610 de aire reemplazable para su remoción de la materia en partículas. El aire de entrada se comprime por el motor 630 de turbina que acciona un árbol 680 común con el generador 670 eléctrico y sale del compresor en la salida. El aire comprimido puede pasar opcionalmente a través de un intercambiador de calor de convección, o recuperador (no mostrado) que puede elevar la temperatura y la presión del aire mediante la extracción de calor de la corriente de escape del motor de turbina sin intermezclar los fluidos . El aire comprimido, calentado también puede continuar a través de una linea de flujo aislada a un intercambiador de calor convectivo (no mostrado) que extrae el calor adicional del intercambio cruzado con el gas de síntesis de salida del reformador 330 (Figura 3) . El aire comprimido, calentado pasa a través de una linea 624 de flujo aislada a un aparato 650 de combustión. La temperatura de la corriente de entrada del aire comprimido, calentado en el dispositivo de preferencia se monitorea en tiempo real por un controlador 640. Si se contiene energía insuficiente térmica en el fluido de operación, el controlador 640 introducirá una cantidad medida de fluido que se pueda encender en el aparato 650 de combustión en una base temporal para poder lograr la temperatura de operación mínima del fluido de operación para accionar el motor de la turbina o para un arranque negro. El aire comprimido, calentado pasa a través de la línea 652 de flujo aislada a la entrada del motor 630 de turbina. El aire comprimido, calentado se expande a través de las aletas de la turbina del motor de turbina provocando que un árbol 680 común accione el compresor 620 y el generador 670 eléctrico. El escape del motor de la turbina pasa mediante la corriente 632 de escape de la turbina, de preferencia una linea de flujo aislada, a un recuperador 660 para calentar el aire comprimido de la salida del compresor mediante la corriente 624. La corriente 632 de escape de la turbina entonces se pasa a la atmósfera a través de la corriente 664 de pila de escape sin tratamiento adicional. La energía eléctrica producida por el generador 670 eléctrico de preferencia se produce en un dispositivo sincronizado para su distribución a los motores eléctricos que son parte integral del proceso de producción o para su exportación en una rejilla de utilidad. A modo de ejemplo solamente, un sistema ejemplar diseñado para producir aproximadamente 200 kW en bruto y emplear un motor de turbina puede requerir un flujo de masa de aire de aproximadamente 2.75 x 10 Btu/hr de energía térmica neta. El aire atmosférico de entrada puede ser comprimido a 2.268 kg/seg (5 lbs/seg (4.218 kg/cirT' (60 psi)) y calentarse de aproximadamente 25°C (77°F) a aproximadamente 214.444°C (418°F) por la compresión sola. La corriente de aire comprimida puede entrar al recuperador 660 unido a la corriente 632 de escape del motor de turbina y estar a través del calor intercambiado con el escape del motor de la turbina a aproximadamente 562.778°C (1045°F) y permanecer a 2.268 kg/seg (5 lbs/seg) . La corriente 632 de escape del motor de turbina puede entrar al recuperador 660 a aproximadamente 607.222°C (1125°F) y salida a aproximadamente 262.222°C (504°F) , dando lugar a un valor de intercambio de calor de E = .88%. La corriente de aire comprimido calentado puede entrar al intercambiador de calor conectivo del bucle de reformación (FIGURA 3) a 2.268 kg/seg (5 lbs/seg) y a través del intercambio con el sistema de interenfriamiento para poder elevar la temperatura del aire a >732.222°C (>1350°F) a una presión de 4.078 kg/cm2 (58 psi) para la introducción en el aparato 650 de combustión. El controlador 640 puede muestrear el aire comprimido, calentado de entrada para la temperatura y presión e introducir suficiente fluido que se pueda encender para lograr la mínima energía térmica dentro del fluido de operación para accionar el motor de turbina. La expansión del fluido de operación a través del motor de la turbina acciona el generador a E = .85%. La carga eléctrica producida se dirige a un sincronizador de control de turbina para su capacidad de exportación confiable. Aunque la invención se ha descrito con referencia a modalidades particularmente preferidas y ejemplos, aquellos con experiencia en la técnica apreciarán que modificaciones pueden hacerse sin apartarse del espíritu y alcance de la invención .