“Conocimientos básicos” para la industria petroquímica: producción de hidrógeno mediante conversión de vapor de gas natural

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Este mensaje fue editado por Itailonger por última vez el 12-3-2016 a las 21:41. Se utiliza gas natural como materia prima, y se produce un gas mezclado rico en hidrógeno mediante la conversión con vapor de agua. Se aplica un proceso de producción de gas en hornos, ya consolidado en el sector de la producción de amoníaco sintético. El proceso consta de dos pasos: desulfuración del gas natural y conversión por vapor de los hidrocarburos. La desulfuración se realiza a cierta presión y temperatura, pasando el gas natural como materia prima a través de agentes desulfurizantes como el óxido de manganeso y el óxido de zinc. De esta manera, el azufre orgánico e inorgánico presente en el gas se reduce a un nivel inferior a 0,12 × 10-6, que es el nivel permitido por el catalizador de conversión. La conversión por vapor de los hidrocarburos se lleva a cabo utilizando vapor de agua como agente oxidante, bajo la acción de un catalizador de níquel. Las reacciones principales que ocurren son las siguientes, con el resultado de obtener un gas mixto rico en hidrógeno:
CH₄ + H₂O → CO + 3H₂ – 210 kJ·mol⁻¹
CO + H₂O → CO₂ + H₂ + 431,5 kJ·mol⁻¹
La temperatura de estas reacciones es superior a 800 °C. El efecto térmico total de ambas reacciones es altamente endotérmico; la energía necesaria se obtiene mediante la combustión de gas natural. Reducir la presión ayuda a mejorar la tasa de conversión del metano. Sin embargo, para satisfacer las necesidades de purificación mediante adsorción a presión variable y los requisitos de presión para el hidrógeno puro, además de tener en cuenta la rentabilidad del equipo, generalmente se mantiene la presión de reacción por encima de 115 MPa. Mediante dispositivos de adsorción por presión variable, se puede obtener hidrógeno puro en un rango del 99.19 % al 99.1999 %. La tasa de recuperación de H2 puede superar el 70 %. Cotas de consumo principales (con base en un producto de hidrógeno con pureza del 99,199%, en unidades de 1 Nm³; lo mismo aplica para los demás valores): gas natural como materia prima: 0,148 Nm³; gas natural como combustible: 0,112 Nm³; agua para calderas: 11,7 kg; electricidad: 0,12 kW·h. El contenido de metano en el gas natural es del 96,19 % (en términos de fracción volumétrica).