Gas natural

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Hidrogeno para reformado con vapor de gas natural para dar gas de sintesis.

Un proceso para producir gas de síntesis que comprende las etapas de: hacer reaccionar una corriente que contiene hidrógeno con una corriente que contiene oxígeno y producir una corriente oxidada que comprende agua; poner en contacto una alimentación que comprende hidrocarburo o hidrocarburo que comprende al menos unátomo de oxígeno con dicha corriente oxidante que comprende agua y formar una alimentación de reformado; y hacer pasar dicha alimentación de reformado a una zona de reacción de reformado en condiciones de reacción de reformado y producir un producto de gas de síntesis.

Producción de hidrógeno a partir del gas natural sin emitir dióxido de carbono


1. Tecnología estándar 

El hidrógeno seconsidera como la fuente de energía más eficiente, no contaminante, abundante y de coste aceptable en el futuro inmediato. El hidrógeno gaseoso es un combustible extraordinariamente limpio debido a que la energía química almacenada en el enlace H-H se libera cuando se combina con el oxígeno del aire produciendo solo agua como producto de la reacción. Aunque el hidrógeno puede producirse por reformadode metano, nafta, residuos de petróleo y carbón, la mayor relación atómica H/C en el metano con respecto a otros combustibles, hacen del gas natural la materia prima por excelencia para fabricar hidrógeno. Específicamente, la metodología más extendida de producción de H2 es el reformado con vapor de agua conforme a la reacción:
CH4 + H2O ---------- CO + 3H2
(∆Hº = 206 kJ/mol)
[1]
La reacciónes fuertemente endotérmica y favorecida a baja presión. El gas natural reacciona con vapor de agua en catalizadores de Ni en un reformador primario a temperaturas próximas a 1200 K y presión total de 20-30 bar (Figura 1). Aunque la estequiometría de la reacción solamente requiere 1 mol de H2O por mol de CH4, se incorpora un exceso de H2O (usualmente 2.5-5.0) para reducir la formación de carbón. Laconversión de CH4 a la salida del reformador está en el orden 90-92% y la composición de la mezcla se acerca a la que predice el equilibrio termodinámico. A la salida del reformador primario se coloca un segundo reformador autotérmico en el que 8-10% del CH4 no convertido reacciona con oxígeno en la parte superior del tubo. La composición del gas se equilibra con un catalizador de Ni colocado enla zona de combustión.
EL HIDRÓGENO SE CONSIDERA COMO LA FUENTE DE ENERGÍA MÁS EFICIENTE, NO CONTAMINANTE, ABUNDANTE Y DE COSTE ACEPTABLE EN EL FUTURO INMEDIATO |
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Para la producción de H2 (amoníaco, uso en refinería, petroquímica, metalurgia, pilas de combustible), el CO presente en la corriente de salida se convierte en H2 adicional en sendos reactores de desplazamiento a elevada y bajatemperatura, respectivamente. La reacción del gas de agua:

CO + H2 O -------- CO2 + H2
(∆Hº = -41.1 kJ/mol)
[2]
ajusta la relación H2 /CO. Si el gas de síntesis se convierte a H2 , son precisos dos reactores: uno de alta temperatura (HTS) que opera a 670 K y otro de baja temperatura (LTS) a 470 K. El proceso de reformado con vapor (SMR) produce gas de síntesis con cerca de 75 vol% (base seca)a elevada presión. 

El hidrógeno se purifica después en unidades PSA (pressure swing adsorption), en las que se alcanza una pureza típica de 99.99 vol%. En estas unidades PSA, los gases diferentes al H2 que vienen del reformador y los reactores de desplazamiento se adsorben a elevada presión sobre zeolitas o carbón activo. Estos gases que no contienen H2 se desorben por expansión hasta presiónpróxima a la atmosférica y posteriormente se reinyectan en el reformador como fuente de energía térmica. 

En la producción de H2 a partir de metano, se forma carbón en forma de fibras sobre los catalizadores de Ni. Los depósitos de carbón son un problema muy serio en cuanto que se deteriora la actividad de los catalizadores y se llega a producir obstrucción de los tubos del reformador. La...
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