Desarrollo de un proceso SCT-CPO para la oxidación parcial catalítica del metano

Abstract

La necesidad de un suministro económico y seguro de energía aunado a la aplicación de nuevas leyes de control ambiental han motivado a los Europeos a investigar acerca de los combustibles alternativos, de los cuales, el hidrógeno resulta ser el que presenta el sistema que emite menos contaminantes y que puede ser producido de fuentes renovables. El hidrógeno tiene el más alto contenido de energía por unidad de masa entre cualquiera de los combustibles conocidos, lo que lo hace, en principio, un transportador de energía ideal. No se encuentra en grandes cantidades sobre la superficie de la tierra en su forma gaseosa y tiene que ser producido sintéticamente, para esto, existen las siguientes técnicas a escala industrial: 1. Fraccionar el agua en hidrógeno y oxígeno a través de la electrólisis. 2. Síntesis de producción de gas a partir de la reformación con vapor u oxidación parcial de combustibles que contengan hidrógeno. Ambos métodos requieren grandes cantidades de energía. El hidrógeno resultante se seca, se purifica, se comprime, y es enviado a almacenaje. Actualmente en el Departamento de Química del Politécnico de Torino se están realizando estudios utilizando la segunda técnica de las mencionadas anteriormente, entre los cuales figura el presente trabajo especial de grado, cuyo objetivo consiste en el desarrollo de un proceso para la oxidación parcial catalítica del metano en un reactor SCT-CPO (Short Contact Time Catalitic Partial Oxidation) El análisis de las pruebas experimentales efectuadas ha sido conducido con el fin de comparar los datos obtenidos con los reportados en la literatura, para posteriormente analizar y comprender los factores importantes para la optimización del sistema. Se evaluó la influencia de la variación del flujo, la variación de la relación oxígeno/carbono alimentados al reactor y la disminución del diámetro de las esferas de alúmina utilizada como soporte del catalizador. Además, se llevaron a cabo una serie de pruebas sobre un catalizador a base de platino comercial y se realizó la comparación con un catalizador a base de Rodio preparado en el laboratorio, con el fin de evaluar la eficiencia relativa de este último. En general todas las pruebas efectuadas demostraron la validez de los datos presentes en la literatura suministrando en ocasiones valores aun mayores de selectividad del gas de síntesis producido así como en la conversión del metano. Entre las principales conclusiones se tiene que se logró un incremento significativo de la estabilidad del catalizador mediante la disminución del diámetro de las esferas del soporte, pasando de un tiempo máximo de reacción de 20 minutos reportado en trabajos anteriores a 300 minutos continuos, obtenido en el presente Trabajo Especial de Grado. Quedan todavía numerosos argumentos a profundizar sobre la oxidación parcial del metano a bajo tiempo de contacto. Entre las principales recomendaciones se tiene la evaluación de diferentes concentraciones de Rodio, diversos métodos de preparación del catalizador, y la posibilidad de experimentar con otros metales nobles.