Análisis de las variables en el rendimiento óptimo de un reactor politrópico para la producción de gas natural sintético

Esteban Moreno, Iván
Durán Sánchez, Paúl Esteban (dir.)

Peña Llorente, José Ángel (ponente)

Universidad de Zaragoza, EINA, 2019
Departamento de Ingeniería Química y Tecnologías del Medio Ambiente, Área de Ingeniería Química

Máster Universitario en Ingeniería Química

Resumen: En el presente proyecto se utiliza como base conceptual la estrategia “Power to gas”, la cual plantea la transformación de energía eléctrica renovable en combustibles gaseosos. En este contexto, se ha investigado la obtención de gas natural sintético haciendo reaccionar H2 de origen electrolítico con CO2 procedente de procesos de captura o aquel contenido en mezclas gaseosas (biogás).
El gas natural sintético se obtiene mediante la reacción de metanación o reacción de Sabatier. Se utiliza un reactor de lecho fijo y dos configuraciones de entrada de reactivos: en la primera, se usa una alimentación única (reactor convencional) y en la segunda se añaden 3 alimentaciones laterales, además de la alimentación original (reactor politrópico). En este trabajo fin de máster se utilizó como catalizador níquel soportado sobre alúmina. La preparación se realizó mediante impregnación a humedad incipiente, buscando obtener un 10% de carga metálica. Se lleva a cabo activación una previa a la reacción cada vez que se renueva el lecho de sólido.
El objetivo principal del estudio ha sido analizar el comportamiento de las configuraciones de reactor buscando optimizar su funcionalidad. Para ello se han modificado las condiciones de temperatura y presión parcial de reactivos. El rango de temperaturas estudiado fue de 250 a 400 ᵒC, analizando el comportamiento dentro de este intervalo en incrementos de 25 ᵒC. En cuanto a la presión parcial, se estudió la ratio molar de H2:CO2 comprendida entre 2:1 y 6:1. A su vez, en el caso de las alimentaciones múltiples (reactor politrópico), se modificó la disposición de la proporción del reactante que se distribuye. Finalmente, se estudió la introducción de biogás como alimentación, mediante una mezcla CH4:CO2 con relación molar 7:3, cuyo propósito es el de enriquecer la proporción de metano de dicho combustible potencial, reduciendo la cantidad de CO2.
Previo a los primeros ensayos de activación y reacción, se realizó una caracterización del sólido mediante difracción de rayos X (XRD), fluorescencia de rayos X (XRF), reducción a temperatura programada (TPR) y determinación de la superficie específica mediante BET.

Tipo de Trabajo Académico: Trabajo Fin de Master