Procesos de oxidación parcial
Páginas: 6 (1274 palabras)
Publicado: 21 de mayo de 2013
PROCESOS DE OXIDACIÓN PARCIAL: ASPECTOS CIENTIFICOS Y TERMODINAMICOS. TECNOLOGIAS DE PRODUCCIÓN.
A pesar de que estos procesos pueden funcionar perfectamente con gas natural, gas de refinería u otras mezclas de gases hidrocarbonados su principal ventaja es que pueden producir hidrógeno a partir de hidrocarburos líquidos como gas oil, diesel, residuales y asfaltos. Los procesos de oxidaciónparcial son generalmente térmicos y utilizan quemadores (Texaco, Shell), siendo: el proceso de generación de gas Texaco (TSGGP) y el proceso de gasificación Shell, los dos procesos comerciales usados en oxidación parcial; algunos de estos utilizan masas de contacto, cuyo efecto catalítico esta determinado por los licenciatarios del proceso sin embargo las altas temperaturas empleadas y el riesgode deposición del carbón sobre las masas no favorecen la expansión de esta tecnología. El proceso de generación de gas de síntesis Texaco (TSGGP) fue el primer proceso comercial en 1954 seguido del proceso de gasificación de Shell en1956. Por otro lado el proceso Lurgi y Koppers-Totzek son usados para la gasificación de carbón pero no están extensamente desarrollados para la oxidación parcial decargas liquidas de hidrocarburos. Estos procesos emplean la combustión parcial no catalítica de la alimentación del hidrocarburo con oxígeno en presencia de vapor en una cámara de combustión con temperaturas que oscilan entre los 1250 y 1500 ºC (2200-2750ºF) y presiones de 25 a 80 bar (350-1150 psig). La reacción global es exotérmica así que por encima de todo es un proceso que genera calor. Lacomposición gaseosa del producto depende de la proporción C/H alimentada y del vapor empleado. El proceso de oxidación parcial viene adquiriendo una creciente importancia ambiental debido a que, estos procesos producen menor contenido de NOx o SOx sin embargo los procesos resultan costosos ya que para procesar cargas de hidrocarburos pesados se requiere de un tratamiento posterior del gas de síntesisa fin de remover el carbón y los gases ácidos. Por otro lado los costos operativos también se elevan debido a los requerimientos de presiones altas y mayor pureza del oxígeno en la alimentación.
En el siguiente cuadro se muestra la composición típica del gas de síntesis, a partir de varias cargas, utilizando el proceso de Oxidación Parcial:
CARACTERÍSTICAS QUÍMICAS DE LA OXIDACIÓNPARCIAL
Las reacciones que ocurren en la oxidación parcial de hidrocarburos, de peso molecular elevado, son extremadamente complejas, sin embargo el craqueo térmico a altas temperaturas en el reactor eventualmente produce fragmentos de hidrocarburos de bajo peso molecular. Estos fragmentos reaccionan con oxígeno puro de acuerdo con la siguiente reacción:
Además, muchos de los fragmentos dehidrocarburos son completamente oxidados a dióxido de carbono y agua de acuerdo a la siguiente reacción.
La reacción reversible de conversión agua-gas (convertidor primario) esta ocurriendo simultáneamente, como siempre el oxígeno es menor que el estequiométrico para prevenir la oxidación completa a dióxido de carbono. Típicamente el contenido de dióxido de carbono en los efluentes delreactor es al rededor del 2 % en volumen.
La oxidación completa a dióxido de carbono y agua, y la reacción de conversión agua-gas (convertidor primario) son ambas altamente exotérmicas; en el caso de cargas de hidrocarburos pesados, un moderador de temperatura como vapor o dióxido de carbono debe ser usado para controlar la temperatura y ajustar la relación H/CO del producto, lo cual no esnecesario para cargas de Gas Natural.
Los principales efluentes del reactor son hidrógeno y monóxido de carbono aunque también se encuentra dióxido de carbono, vapor y pequeñas cantidades de argon y nitrógeno, las cuales entran al sistema junto a las cargas de oxígeno. Si la alimentación de hidrocarburos contiene azufre, aparecerán también en la composición de los productos sulfuro de hidrógeno y...
A pesar de que estos procesos pueden funcionar perfectamente con gas natural, gas de refinería u otras mezclas de gases hidrocarbonados su principal ventaja es que pueden producir hidrógeno a partir de hidrocarburos líquidos como gas oil, diesel, residuales y asfaltos. Los procesos de oxidaciónparcial son generalmente térmicos y utilizan quemadores (Texaco, Shell), siendo: el proceso de generación de gas Texaco (TSGGP) y el proceso de gasificación Shell, los dos procesos comerciales usados en oxidación parcial; algunos de estos utilizan masas de contacto, cuyo efecto catalítico esta determinado por los licenciatarios del proceso sin embargo las altas temperaturas empleadas y el riesgode deposición del carbón sobre las masas no favorecen la expansión de esta tecnología. El proceso de generación de gas de síntesis Texaco (TSGGP) fue el primer proceso comercial en 1954 seguido del proceso de gasificación de Shell en1956. Por otro lado el proceso Lurgi y Koppers-Totzek son usados para la gasificación de carbón pero no están extensamente desarrollados para la oxidación parcial decargas liquidas de hidrocarburos. Estos procesos emplean la combustión parcial no catalítica de la alimentación del hidrocarburo con oxígeno en presencia de vapor en una cámara de combustión con temperaturas que oscilan entre los 1250 y 1500 ºC (2200-2750ºF) y presiones de 25 a 80 bar (350-1150 psig). La reacción global es exotérmica así que por encima de todo es un proceso que genera calor. Lacomposición gaseosa del producto depende de la proporción C/H alimentada y del vapor empleado. El proceso de oxidación parcial viene adquiriendo una creciente importancia ambiental debido a que, estos procesos producen menor contenido de NOx o SOx sin embargo los procesos resultan costosos ya que para procesar cargas de hidrocarburos pesados se requiere de un tratamiento posterior del gas de síntesisa fin de remover el carbón y los gases ácidos. Por otro lado los costos operativos también se elevan debido a los requerimientos de presiones altas y mayor pureza del oxígeno en la alimentación.
En el siguiente cuadro se muestra la composición típica del gas de síntesis, a partir de varias cargas, utilizando el proceso de Oxidación Parcial:
CARACTERÍSTICAS QUÍMICAS DE LA OXIDACIÓNPARCIAL
Las reacciones que ocurren en la oxidación parcial de hidrocarburos, de peso molecular elevado, son extremadamente complejas, sin embargo el craqueo térmico a altas temperaturas en el reactor eventualmente produce fragmentos de hidrocarburos de bajo peso molecular. Estos fragmentos reaccionan con oxígeno puro de acuerdo con la siguiente reacción:
Además, muchos de los fragmentos dehidrocarburos son completamente oxidados a dióxido de carbono y agua de acuerdo a la siguiente reacción.
La reacción reversible de conversión agua-gas (convertidor primario) esta ocurriendo simultáneamente, como siempre el oxígeno es menor que el estequiométrico para prevenir la oxidación completa a dióxido de carbono. Típicamente el contenido de dióxido de carbono en los efluentes delreactor es al rededor del 2 % en volumen.
La oxidación completa a dióxido de carbono y agua, y la reacción de conversión agua-gas (convertidor primario) son ambas altamente exotérmicas; en el caso de cargas de hidrocarburos pesados, un moderador de temperatura como vapor o dióxido de carbono debe ser usado para controlar la temperatura y ajustar la relación H/CO del producto, lo cual no esnecesario para cargas de Gas Natural.
Los principales efluentes del reactor son hidrógeno y monóxido de carbono aunque también se encuentra dióxido de carbono, vapor y pequeñas cantidades de argon y nitrógeno, las cuales entran al sistema junto a las cargas de oxígeno. Si la alimentación de hidrocarburos contiene azufre, aparecerán también en la composición de los productos sulfuro de hidrógeno y...
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