GAS DE SÍNTESIS. Base de datos de patentes. Aenert. Septiembre 2022
Resumen
El gas de síntesis o gas de síntesis, que es predominantemente una mezcla de H2 y CO, se puede obtener a partir de prácticamente cualquier hidrocarburo o material orgánico, incluido el gas natural, el carbón, la biomasa o los residuos municipales. Para la producción de gas de síntesis, la materia prima se somete a métodos de exposición a altas temperaturas, lo que lleva a la descomposición de moléculas complejas de sustancias orgánicas en una mezcla de hidrógeno elemental y monóxido de carbono. En la siguiente etapa, a partir de ellos se pueden sintetizar metanol y varios de sus derivados, que tienen una amplia gama de aplicaciones, principalmente en la industria química. Los procesos Fischer-Tropsch pueden producir combustibles sintéticos de alta calidad. La metanización del gas de síntesis proporciona la producción de gas de síntesis como sustituto del gas natural. Los principales actores en este mercado son la angloholandesa Shell, la sudafricana Sasol, la canadiense Mtanex Corporation, la danesa Haldor Topsoe, la japonesa Toyo Technology Corporation, American Air Products, Lurgi Chemie GmbH, Linde plc, Air Liquide y otras empresas.
Dependiendo del tipo de materia prima utilizada, los procesos de producción de gas de síntesis con posterior síntesis de combustible líquido se denominaron Gas a líquido (GTL), Carbón a líquido (CTL) y Biomasa a líquido (BTL). Cada una de estas tecnologías tiene sus propias características distintivas fundamentales, que a menudo no permiten abordarlas de manera colectiva. Sin embargo, cada uno de ellos se basa en la producción de gas de síntesis, lo que implica la implicación de procesos relacionados.
La producción de combustibles líquidos a partir de gas natural es un proceso industrial establecido desde hace mucho tiempo. Este proceso se basa en una tecnología de dos etapas para la producción de gas de síntesis seguida de su transformación en líquidos orgánicos mediante el método de Fischer-Tropsch. Además de satisfacer las necesidades regionales de combustible líquido, la tecnología GTL permite regular el suministro de gas licuado o, por el contrario, de un conjunto de hidrocarburos líquidos, dependiendo de la situación del mercado. Las plantas más grandes, Pearl GTL y Oryx GTL, con una capacidad total de más de 170.000 bpd, están ubicadas en Qatar, que tiene grandes reservas de gas natural y es el mayor productor de gas natural licuado (GNL).
Un escenario de implementación de tecnologías GTL implica el uso de equipos de microcanales especializados. Las tecnologías de microcanales para la producción de combustible sintético se consideran principalmente las opciones más prometedoras para la utilización útil del gas de petróleo asociado en los yacimientos petrolíferos. A diferencia de las tecnologías GTL de gran capacidad, muy utilizadas en la práctica, las instalaciones de microcanales implican el ensamblaje de láminas de metal intercaladas con canales para las reacciones principales y el enfriamiento. Los reactores de microcanales se utilizan para producir gas de síntesis e hidrocarburos líquidos mediante la reacción de Fischer-Tropsch. Las principales ventajas de los reactores de microcanal son el equipo de bajo tonelaje, la modularidad (unidades modulares micro-GTL) y la posibilidad de utilizarlos directamente en el campo. Las desventajas incluyen el uso local de los productos, mayores costos y costos de energía y dificultades para implementar la tecnología. Actualmente, no se ha establecido la producción a gran escala de unidades de microcanales y los ejemplos de la aplicación práctica de esta tecnología se limitan a proyectos de demostración. Por lo tanto, la mayor parte del gas de petróleo asociado todavía se quema directamente en los campos o se reinyecta en el yacimiento.
Las tecnologías de conversión de carbón a líquido permiten producir combustible sintético de alta calidad a partir del carbón, que es el tipo de combustible fósil más barato. Sin embargo, estas tecnologías se caracterizan por un bajo rendimiento económico y problemas medioambientales. Patentes recientes publicadas en las principales oficinas de patentes de todo el mundo abordan estas cuestiones. Entre ellos, en particular, es necesario destacar los métodos para la utilización económica de CO2, la reducción del consumo de agua, el desarrollo de catalizadores a base de hierro eficaces y asequibles, la mejora de las tecnologías de producción de oxígeno y la aplicación de métodos racionales para procesar el producto final.
La gasificación subterránea de carbón es un tipo de tecnología CTL en la que los principales procesos de alta temperatura se realizan directamente en los lechos de carbón, minimizando así los costos relacionados con equipos costosos y aliviando el impacto ecológico.
El uso de tipos de energía respetuosos con el medio ambiente ha provocado un mayor interés de la sociedad moderna por diversos métodos de producción de energía renovable, como la gasificación de biomasa. Actualmente, existen varios tipos de gasificadores utilizados para la gasificación de biomasa. Algunos de los más comunes son el lecho fijo a contracorriente, donde un lecho fijo de combustible carbonoso se trata utilizando vapor, oxígeno o aire que fluye a través de él en configuración a contracorriente; lecho fijo en paralelo, que emplea un gas agente gasificante que fluye en una configuración en paralelo con el combustible; lecho fluidizado, donde el combustible se fluidiza en oxígeno y vapor o aire; o flujo arrastrado, donde la materia prima se gasifica con oxígeno o aire en un flujo en paralelo. Para este proceso son adecuadas una gran variedad de diferentes materias primas derivadas de biomasa y residuos aenert.com.
Puntos clave
El análisis estadístico para el período de 20 años comprendido entre 2002 y 2021 incluye:
Inventos: 18679
Oficinas: 72
Países: 57
Solicitantes: 4114
Subgrupos individuales de IPC: 2921
Total de subgrupos de IPC asignados: 65049
En total, para el presente examen se encontraron 6.385 patentes y 12.294 solicitudes de patente. El registro más activo de solicitudes de patentes tuvo lugar en 2014-2018. Las oficinas de patentes más populares entre los solicitantes fueron la USPTO (Estados Unidos), la CNIPA (China), la EPO y la IP Australia (UA). En el proceso de patentamiento participaron representantes de 57 países de todo el mundo. El mayor número de patentes se concedió a residentes de Estados Unidos, China, Alemania, Japón y Francia. El mayor número de solicitudes de patentes en los últimos cinco años fueron presentadas por residentes de China y Estados Unidos. La USPTO (Estados Unidos), la CNIPA (China) y la EPO concedieron el mayor número de patentes a no residentes.
La proporción de no residentes entre los solicitantes disminuyó significativamente hacia el final del período considerado. El número de solicitudes respecto del número total de documentos por año fue de 0,61 a 0,52 en 2017-2021. Al mismo tiempo, el número de solicitudes iniciales con respecto al número total de solicitudes por año se mantuvo en un nivel alto (0,46-0,29 en 2017-2021). A finales de 2021, más del 80% de las patentes pertenecían a familias de patentes (tres o más documentos de patente). 12 familias de patentes comprendían más de 30 documentos de patente. El tiempo medio de tramitación de patentes ha sido de 48 a 51 meses en los últimos años.
En total, en la base de datos de patentes considerada se identificaron 2921 subgrupos individuales de IPC, que fueron asignados 65049 veces y 2270 grupos de indicadores unificados idénticos. Entre los subgrupos de IPC, los más populares fueron C01B3/38 (Gas de síntesis a partir de hidrocarburos, utilizando catalizadores), C10J3/46 (Gasificación de combustibles granulares o pulverulentos en suspensión) y C10J3/72 (Gas de síntesis a partir de hidrocarburos, otras características). Entre las patentes y solicitudes de patentes, la popularidad de los subgrupos C01B3/38 y C10J3/72 de la IPC ha aumentado considerablemente. En patentes, se asignaron simultáneamente tres o más secciones diferentes de la CIP a 413 documentos (más del 6,4%). El número anual de nuevos subgrupos de la CIP asignados a documentos de patente ha aumentado considerablemente en los últimos años.
En las patentes y solicitudes de patentes, las categorías tecnológicas Carbón a líquidos fueron las más mencionadas. En la mayoría de los casos, los autores indicaron la baja eficiencia de los procesos principales y el alto OPEX/mantenimiento como los problemas que las soluciones técnicas divulgadas en las patentes y solicitudes de patente pretendían resolver. En la gran mayoría de los casos, las invenciones estaban relacionadas con dispositivos o métodos.
La lista de los 10 solicitantes más productivos por número de patentes incluye:
Shell Internationale Research Maatschappij B.V. (NL)
Haldor Topsoe A/S (DK)
L'air Liquide, Société Anonyme Pour L'etude Et L'exploitation Des Procédés Georges Claude (FR)
Compañía petrolera Shell (EE. UU.)
Velocys Inc (EE. UU.)
IFP Energies nouvelles (FR)
Wuhan Kaidi Ingeniería Tecnología Investigación General Institute Co., Ltd. (CN)
Air Products and Chemicals, Inc. (EE. UU.)
General Electric (EE. UU.)
Johnson Matthey Plc (GB)
La parte final del análisis incluye datos calculados que permiten exponer las tendencias resultantes en materia de patentes y extraer las principales conclusiones. También se presentan aquí diagramas como la relación entre el número de solicitudes y el número de patentes por año, la relación entre el número de solicitudes individuales y el número total por año, entre otros.
Puede descargar una versión de demostración gratuita de esta base de datos aquí:
La versión de demostración presenta los primeros cien documentos de patente, así como parte de la información estadística.
¿Quién necesita esta base de datos?
La base de datos de patentes propuesta permite rastrear oportunamente las tendencias existentes en el mercado de propiedad intelectual del sector industrial especificado. La base de datos de patentes está dirigida a inventores, ingenieros, investigadores, gerentes y administradores de empresas involucrados en el desarrollo de tecnologías de producción de gas de síntesis.
Descargo de responsabilidad
La presente base de datos de patentes fue preparada por la empresa EnerTechUp y sus socios. La base de datos de patentes incluye documentos de patentes que fueron recopilados cuidadosamente de fuentes disponibles públicamente y, según los autores, representan en gran medida las últimas innovaciones en la industria energética en particular en la fecha de preparación de la base de datos de patentes. Información detallada sobre la metodología de búsqueda y tramitación de documentos de patente está disponible en Advanced Energy Technologies (www.aenert.com). Teniendo en cuenta las dificultades relacionadas con la compilación de listas de documentos internacionales de patente, incluidas las relacionadas con los plazos y las barreras nacionales y terminológicas, así como teniendo en cuenta la gran intensidad de trabajo que implica recopilar la información analítica requerida y realizar su interpretación cualitativa, los autores de La base de datos de patentes no puede garantizar la absoluta integridad y precisión de los materiales representados y renuncia a cualquier responsabilidad por el uso de los mismos. EnerTechUp representa este material "tal cual" y rechaza cualquier reclamo y responsabilidad que surja del uso de los datos publicados en él, incluidos, entre otros: compensación por cualquier tipo de daño financiero, lucro cesante o compensación por daño moral. Estas estipulaciones también se refieren a los empleados, accionistas, agentes y proveedores de datos de EnerTechUp.
