Gasificacion del carbón

XVII.- GASIFICACIÓN DEL CARBÓN
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La gasificación del carbón es un proceso que transforma el carbón desde su estado sólido, en un
combustible gaseoso (compuesto fundamentalmente por CO e H2), también conocido como syngas, mediante una oxidación parcial, al que hay que retirar una serie de sustancias indeseables, como son los
compuestos de S y la ceniza del carbónoriginal, mediante técnicas bien desarrolladas. El resultado es
una fuente energética gaseosa, limpia y transportable.
Cuando un carbón se quema, su energía química se libera en forma de calor; el O2 del aire se combina con el C y el H2 del carbón, produciendo CO2, H2O y energía térmica. En condiciones normales, cuando hay aireexceso, toda la energía química del carbón se convierte en calor y elproceso normal es la combustión; sin embargo, si el O2 disponible se reduce, se libera menos calor del carbón y en la reacción aparecen nuevos productos gaseosos, como el H2, CO y CH4 que contienen también energía química.
Si el objetivo es maximizar la energía química de los subproductos gaseosos, parece lógico continuar
con la reducción del O2 disponible; no obstante, se alcanza un punto apartir del cual un porcentaje del
carbón ya no se convierte en gas, quedando sin reaccionar parte del C y dando lugar a un proceso ineficiente.
Cuando el suministro de O2 se controla de forma que se produzca calor y un nuevo combustible gaseoso, conforme se consume el carbón, el proceso se conoce como gasificación.
Los primitivos procesos de gasificación del carbón, que suministran gas de síntesiscomo materia
prima para la industria química, se comercializaron a lo largo de la década de 1950.
Mejoras en los diseños de los gasificadores de segunda y tercera generación se desarrollaron y permitieron construir grandes unidades comerciales para la producción de gas sintético en los años 1980.
La gasificación de carbón para la generación de energía eléctrica tuvo su primera unidad dedemostración en USA, en la planta energética Cool Water de 92 MW, California, y de 155 MW en Plaquemine,
Louisiana.
La primera planta de ciclo combinado con gasificación integrada que se instaló en el mundo, fue la
de Buggenum (250 MW), en Holanda; esta planta, típica en la industria del petróleo, es del tipo soplada
con O2, y utiliza un proceso frío de separación de gas ácido.
XVII.-495XVII.1.- QUÍMICA DE LOS PROCESOS DE GASIFICACIÓN
Reacciones de gasificación.- La reacción exotérmica entre el carbono y el oxígeno proporciona la
energía térmica necesaria para impulsar la pirólisis y reacciones de gasificación de carbón. En contraste con las reacciones de combustión que tienen lugar con exceso de O2, la gasificación consiste en una
combustión incompleta con deficiencia de O2,apareciendo el CO y el H2 como gases combustibles procedentes de esta combustión.
Sólo una fracción del C presente en el carbón se oxida por completo para formar CO2.
El calor desprendido por la combustión parcial facilita la mayor parte de la energía necesaria para
romper los enlaces químicos en el carbón y la elevación de la temperatura de todos los productos involucrados hasta su temperatura dereacción.
La química del proceso de la gasificación del carbón es compleja, por lo que aquí sólo se discuten algunas de las reacciones más importantes.
Reacciones exotérmicas
 C + O 2 = CO 2 (Combustión con Oxígeno) (- 393 kJ/mol)

1
O 2 = CO (Gasificación con Oxígeno)
 C+


Combustión de carbono: 

2

Intercambio gas-agua: CO + H 2 O = CO 2 + H 2 (- 41 kJ/mol)
€
 CO + 3 H 2 =CH 4 + H 2 O (Metanización) (- 205 kJ/mol)
Metanización: 
C
€ + 2 H 2 = CH 4 (Gasificación con Hidrógeno) (- 74 kJ/mol)

Reacciones endotérmicas
€
Reacción Boudouard: C + CO2 = 2 CO (Gasificación con anhidrido carbónico) (172 kJ/mol)

Reacción vapor-carbono: C + H 2 O = CO + H 2 (Gasificación con vapor de agua) ( 131kJ /mol )
Liberación de hidrógeno: 2 H ( carbón ) = H 2 ( gas )
€...