STEAM REFORMING
Páginas: 6 (1382 palabras)
Publicado: 31 de marzo de 2014
STEAM REFORMING
El hidrógeno solo se encuentra libre en la tierra en muy pequeñas proporciones en el aire y su combinación mayoritaria es con el oxígeno en el agua. Tiene dos isótopos:
El deuterio D : (0,015 % de todo el hidrógeno) se separa para fabricar agua pesada (D2O), que se utiliza como moderador de reacciones nucleares.
El tritio T: Es reactivo, con un periodo desemidesintegración de 12,5 años.
La energía de su enlace covalente es muy alta (436 kJ/mol) y es muy poco soluble en agua. Se combina con casi todos los elementos y da hidruros con los menos electronegativos que él. Dado su pequeño tamaño molecular, se difunde muy rápidamente a través del acero y se combina con el carbono que este contiene produciendo metano, por lo que lo descarbura más rápido, cuantomayor sea la temperatura. Con el aire forma mezclas con un amplio margen de explosividad, produciendo bruscas disminuciones de presión, por lo que tales fenómenos se denominan implosiones en vez de explosiones. No se considera tóxico.
Aunque es un gas difícilmente licuable y se ha de transportar por tuberías y en botellas a presión, en condiciones supercríticas, la gran ventaja del hidrógenolíquido es que su densidad a presión atmosférica y a 20 ºK es 76,4 kg/m3 (850 veces mayor que la del gas en condiciones normales) lo que permite confinarlo en recipientes especiales no muy voluminosos y de paredes delgadas, lo que es esencial para su uso como fluido energético en cohetes y vehículos de todo tipo.
Sus principales aplicaciones como reactivo son:
con el nitrógeno para produciramoniaco
con el CO y el CO2 para producir metanol
con hidrocarburos insaturados y aromáticos para saturar sus dobles enlaces
con hidrocarburos sulfurados para desulfurarlos produciendo sulfuro de hidrógeno
para reducir numerosos productos químicos en procesos de síntesis de otros.
Las materias primas más utilizadas para la producción industrial de hidrógeno son el agua y el gas natural,previamente tratados, aunque también el gas de refinería (metano, etano y hidrógeno). En la actualidad sólo excepcionalmente se emplean naftas o fracciones petrolíferas más pesadas y carbón.
El procedimiento más empleado a escala industrial es, hoy en día, el reformado con vapor (“steam reforming”) del gas natural y del gas de refinería, seguido de la reducción del vapor de agua con CO(“shift-conversion”) conforme a las reacciones:
CH4 + H2O → 3 H2 + CO ΔH = +208.000 kmol (3.1)
CO + H2O → H2 + CO2 ΔH = -41.200 kJ/kmol (3.2)
Estas reacciones se llevan a cabo simultánea y consecutivamente en uno o varios reactores, por lo que el gas producido consiste en una mezcla de:
H2, CO y CO2
Vapor de agua
Algo de CH4 sin reaccionar
Los gases inertes presentes en el gas de alimentación.El producto de la reacción en conjunto se conoce como gas de síntesis.
Las reacciones son fuertemente endotérmicas, por lo que se realizan preferentemente en fase gas a altas temperaturas (por encima de 800 ºC) con un aporte de calor del exterior, procurando la máxima conversión del metano. Para aumentar la velocidad de reacción se utilizan catalizadores de níquel y para maximizar laproducción de hidrógeno a costa del CO presente en el gas reformado se completa seguidamente la “shift-conversion” en otro reactor separado, a temperaturas del orden de 500 ºC, en presencia de catalizadores de óxidos de hierro o cobre dependiendo de la temperatura.
La gasificación del carbón y de fracciones pesadas del petroleo mediante oxidación parcial con oxígeno de origen criogénico es un procesodificultoso y muy contaminante, por lo que no se aplica en la actualidad (excepto en países ricos en carbón, con menores regulaciones ambientales en los cuales el proceso es rentable, como es el caso de China).
Sin embargo, de los hidrocarburos de tipo cicloalcanos o naftenos se separan grandes cantidades de hidrógeno mediante reacciones específicas (deshidrogenaciones) que proporcionan...
STEAM REFORMING
El hidrógeno solo se encuentra libre en la tierra en muy pequeñas proporciones en el aire y su combinación mayoritaria es con el oxígeno en el agua. Tiene dos isótopos:
El deuterio D : (0,015 % de todo el hidrógeno) se separa para fabricar agua pesada (D2O), que se utiliza como moderador de reacciones nucleares.
El tritio T: Es reactivo, con un periodo desemidesintegración de 12,5 años.
La energía de su enlace covalente es muy alta (436 kJ/mol) y es muy poco soluble en agua. Se combina con casi todos los elementos y da hidruros con los menos electronegativos que él. Dado su pequeño tamaño molecular, se difunde muy rápidamente a través del acero y se combina con el carbono que este contiene produciendo metano, por lo que lo descarbura más rápido, cuantomayor sea la temperatura. Con el aire forma mezclas con un amplio margen de explosividad, produciendo bruscas disminuciones de presión, por lo que tales fenómenos se denominan implosiones en vez de explosiones. No se considera tóxico.
Aunque es un gas difícilmente licuable y se ha de transportar por tuberías y en botellas a presión, en condiciones supercríticas, la gran ventaja del hidrógenolíquido es que su densidad a presión atmosférica y a 20 ºK es 76,4 kg/m3 (850 veces mayor que la del gas en condiciones normales) lo que permite confinarlo en recipientes especiales no muy voluminosos y de paredes delgadas, lo que es esencial para su uso como fluido energético en cohetes y vehículos de todo tipo.
Sus principales aplicaciones como reactivo son:
con el nitrógeno para produciramoniaco
con el CO y el CO2 para producir metanol
con hidrocarburos insaturados y aromáticos para saturar sus dobles enlaces
con hidrocarburos sulfurados para desulfurarlos produciendo sulfuro de hidrógeno
para reducir numerosos productos químicos en procesos de síntesis de otros.
Las materias primas más utilizadas para la producción industrial de hidrógeno son el agua y el gas natural,previamente tratados, aunque también el gas de refinería (metano, etano y hidrógeno). En la actualidad sólo excepcionalmente se emplean naftas o fracciones petrolíferas más pesadas y carbón.
El procedimiento más empleado a escala industrial es, hoy en día, el reformado con vapor (“steam reforming”) del gas natural y del gas de refinería, seguido de la reducción del vapor de agua con CO(“shift-conversion”) conforme a las reacciones:
CH4 + H2O → 3 H2 + CO ΔH = +208.000 kmol (3.1)
CO + H2O → H2 + CO2 ΔH = -41.200 kJ/kmol (3.2)
Estas reacciones se llevan a cabo simultánea y consecutivamente en uno o varios reactores, por lo que el gas producido consiste en una mezcla de:
H2, CO y CO2
Vapor de agua
Algo de CH4 sin reaccionar
Los gases inertes presentes en el gas de alimentación.El producto de la reacción en conjunto se conoce como gas de síntesis.
Las reacciones son fuertemente endotérmicas, por lo que se realizan preferentemente en fase gas a altas temperaturas (por encima de 800 ºC) con un aporte de calor del exterior, procurando la máxima conversión del metano. Para aumentar la velocidad de reacción se utilizan catalizadores de níquel y para maximizar laproducción de hidrógeno a costa del CO presente en el gas reformado se completa seguidamente la “shift-conversion” en otro reactor separado, a temperaturas del orden de 500 ºC, en presencia de catalizadores de óxidos de hierro o cobre dependiendo de la temperatura.
La gasificación del carbón y de fracciones pesadas del petroleo mediante oxidación parcial con oxígeno de origen criogénico es un procesodificultoso y muy contaminante, por lo que no se aplica en la actualidad (excepto en países ricos en carbón, con menores regulaciones ambientales en los cuales el proceso es rentable, como es el caso de China).
Sin embargo, de los hidrocarburos de tipo cicloalcanos o naftenos se separan grandes cantidades de hidrógeno mediante reacciones específicas (deshidrogenaciones) que proporcionan...
Leer documento completo
Regístrate para leer el documento completo.