Purificación reactiva de Hidrógeno a partir de gas de síntesis mediante "steam-iron"

Pérez Cortés, Javier
Durán Sánchez, Paúl Esteban (dir.)

Peña Llorente, José Ángel (ponente)

Universidad de Zaragoza, EINA, 2017
Departamento de Ingeniería Química y Tecnologías del Medio Ambiente,

Máster Universitario en Ingeniería Química

Resumen: Los combustibles fósiles son una fuente de recursos no renovable y la dependencia energética que conllevan debe ser minimizada con la búsqueda de combustibles alternativos. Es cierto que, a día de hoy, la tecnología no ha dado el paso suficiente para poder sustituirlos en un porcentaje considerable. Por eso, se realizan investigaciones y ensayos para que en el momento en que la tecnología consiga equiparar los rendimientos económicos y energéticos, los combustibles fósiles puedan ser reemplazados. La energía es un recurso escaso y debe ser bien administrado. El hidrógeno como vector energético presenta buenos rendimientos frente a otros combustibles y, además, es una de las alternativas mayoritariamente estudiadas para la implantación de nuevas tecnologías. Pero los requerimientos de pureza en la producción de dicho hidrógeno constituyen actualmente un desafío. Por tanto, no solo se deberían implantar tecnologías que produzcan hidrógeno, sino que lo hagan en la forma más adecuada a su posterior utilización. En este Trabajo Fin de Máster, se expone un método de purificación de corrientes obtenidas tras procesos de reformado de hidrocarburos. Dicha corriente está formada mayoritariamente por gas de síntesis (H2:CO). En la actualidad, la separación de hidrógeno de dicha corriente se realiza mediante ciclos de adsorción / desorción mediante variación de la presión (procesos “Pressure Swing Adsorption” o PSA). Este proceso acarrea unos costes energéticos elevados. El método de trabajo seleccionado es el proceso "steam-iron" (SIP). Este proceso intenta aportar alternativas a la separación y producción de hidrógeno de alta pureza. Básicamente, el SIP es un proceso redox cíclico que comprende dos etapas: en la primera (reducción), los óxidos de hierro (principalmente Fe2O3) reaccionan hasta formar hierro metálico (Fe) por interacción con una corriente de gas reductora. En una segunda etapa (oxidación), el hierro metálico previamente formado, reaccionará con vapor de agua liberando hidrógeno de alta pureza, fácilmente separable del agua remanente por condensación. Gracias a la alta tasa de intercambio de átomos de oxígeno, su buena disponibilidad y su baja toxicidad si se comparan con otros óxidos, se han utilizado óxidos de hierro con aditivos como sólido reactivo. Como corriente de gas reductora (H2:CO) se han probado 3 ratios molares: 1:1 (como la que se generaría en un reformado seco de metano o gas natural), 1:2 y 1:3 (como la que se generaría en un reformado de metano o gas natural con vapor de agua). Además, intentando evitar la formación de residuo carbonoso (coque) en la reducción, se ha trabajado entre 600 y 800 grados centígrados. En el caso de las oxidaciones, la temperatura de trabajo siempre ha sido de 500 grados centígrados, introduciendo un caudal constante de vapor de agua.

Tipo de Trabajo Académico: Trabajo Fin de Master