“Conhecimentos básicos” para a área de petroquímica: conversão de vapor de gás natural em hidrogênio

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Esta postagem foi editada pela última vez por Yitailonger em 12/03/2016, às 21:41. Utilizando gás natural como matéria-prima, o processo de conversão a vapor é empregado para produzir uma mistura rica em hidrogênio; trata-se de um processo consolidado de geração de gás em forno único, utilizado na indústria de produção de amônia. O processo compreende duas etapas: dessulfurização do gás natural e conversão a vapor de hidrocarbonetos. A dessulfurização consiste em, sob determinada pressão e temperatura, fazer com que o gás natural bruto passe por desulfurizantes de óxido de manganês e óxido de zinco, de modo a reduzir o teor de enxofre orgânico e inorgânico para um nível inferior a 0,12 × 10⁻⁶, permitido pelo catalisador de conversão. A conversão a vapor de hidrocarbonetos ocorre com o uso de vapor d’água como agente oxidante, sob a ação de um catalisador de níquel. As principais reações que ocorrem são as seguintes, resultando em um gás misto rico em hidrogênio: CH₄ + H₂O → CO + 3H₂ – 210 kJ·mol⁻¹; CO + H₂O → CO₂ + H₂ + 431,5 kJ·mol⁻¹. A temperatura necessária para essas reações é acima de 800 °C. O efeito térmico total dessas duas reações é altamente endotérmico; o calor necessário é fornecido pela queima de gás natural. Reduzir a pressão ajuda a aumentar a taxa de conversão do metano. No entanto, para atender às necessidades de purificação por adsorção sob pressão variável e aos requisitos de pressão para o produto de hidrogênio puro, além de levar em consideração a economicidade dos equipamentos, geralmente a pressão de reação é mantida acima de 115 MPa. Por meio do dispositivo de adsorção por pressão variável, é possível obter hidrogênio puro com pureza de 99,19% a 99,1999%; a taxa de recuperação de H₂ pode ultrapassar 70%. Normas principais de consumo (com base em 1 Nm³ de produto de hidrogênio com pureza de 99,199%, da mesma forma adiante): gás natural bruto: 0,148 Nm³; gás natural como combustível: 0,112 Nm³; água de alimentação da caldeira: 1,17 kg; eletricidade: 0,12 kW·h. O teor de metano no gás natural é calculado como 96,19% (fração volumétrica).