Gas de síntesi

De Viquipèdia
Jump to navigation Jump to search

El gas de síntesi o Sintegas (Syngas, en anglès), és un gas combustible obtingut a partir de substàncies riques en carboni (hulla, carbó, carbó de coc, nafta, biomassa) sotmeses a un procés químic a alta temperatura. Conté quantitats variables de monòxid de carboni (CO) i hidrogen (H2)

Planta de gasificació de carbó en Tampa, per produir hidrogen i electricitat.

Mètodes de producció[modifica]

Segons els diferents mètodes de producció [1] pot rebre diferents noms.

  • Gas d'enllumenat o gas d'hulla: Es produeix per piròlisi, destil·lació o pirogenació de l'hulla [2] en absència d'aire i a alta temperatura (1200-1300º C), o bé, per piròlisi del lignit a baixa temperatura. En aquests casos s'obté coc (hulla) o semicoc (lignit) com a residu, que s'usa com a combustible encara que no serveix per a la indústria del ferro. Aquest gas va ser utilitzat com a combustible per a l'enllumenat públic (llum de gas) a finals del segle XIX i començament del segle XX. Conté un 45% de hidrogen, 35% de metà, 8% de monòxid de carboni i altres gasos en menor proporció.
Generador de gas a partir de fuel-oil.
  • Gas d'aigua: S'obté fent passar vapor d'aigua sobre coc a alta temperatura. La seva flama és de color blau pel que també es diu gas blau. Aquest gas es pot transformar en metanol o alcà s, emprant catalitzadors heterogenis apropiats. [5] Aquesta reacció és fortament endotèrmica pel que requereix temperatures molt altes.
  • Gas pobre: S'obté fent passar alternativament vapor d'aigua i aire sobre carbó incandescent (alternança de dolls de vapor i aire), i és una barreja dels dos mètodes anteriors. [6] Quan el llit de coc s'ha refredat a una temperatura a la qual la reacció endotèrmica ja no pot continuar, el vapor d'aigua és reemplaçat per un raig d'aire. La formació inicial de diòxid de carboni (exotèrmica) augmenta la temperatura del llit de coc i va seguida per la reacció endotèrmica en la qual aquest (CO 2 ) es converteix en monòxid de carboni (CO). La reacció global és exotèrmica, originant "gas pobre". L'oxigen pur pot substituir a l'aire per evitar l'efecte de dilució, i en aquest cas el poder calorífic és més alt.
  • Gas ciutat: S'obté a partir de l'oxidació de petroli o algun derivat (Fueloil, nafta) mitjançant vapor d'aigua i aire. S'ha d'eliminar el sofre per evitar la corrosió, i també el monòxid de carboni per la seva toxicitat. Ha estat reemplaçat pel gas natural i els gasos liquats del petroli (GLP, com butà o propà) per a tota mena de fins, ja que aquest té un poder calorífic doble . De vegades es diu gas ciutat a qualsevol gas de síntesi produït per proveir el consum domèstic i distribuït mitjançant xarxes de canonades, ja sigui obtingut a partir de carbó o de petroli. [8]
  • Gas ​​natural sintètic : Combustible que es fabrica a partir del carbó, del petroli o dels seus derivats, per mètodes moderns, diferents dels processos clàssics ja comentats:
    • Reformatat de gas natural amb vapor d'aigua.
    • Reformatat d'hidrocarburs líquids per produir hidrogen.
    • Gasificació del carbó, [9] de la biomassa, i d'alguns tipus de residus en instal·lacions de gasificació.
    • Gasificació integral en cicle combinat

Utilització del gas de síntesi[modifica]

Aplicacions del gas de síntesi.

El nom gas de síntesi prové del seu ús com a intermediari en la creació de gas natural sintètic (GNS) [10] i per a la producció de amoníac o metanol. El gas de síntesi també s'utilitza com a producte intermedi en la producció de petroli sintètic, per al seu ús com a combustible o lubricant a través de la síntesi de Fischer-Tropsch, i prèviament al procés de l'empresa Mobil per convertir metanol en gasolina.

El gas de síntesi està compost principalment d'hidrogen, monòxid de carboni, i molt sovint, una mica de diòxid de carboni. Posseeix menys de la meitat de densitat d'energia que el gas natural. S'ha emprat i encara s'usa com a combustible o com a producte intermedi per a la producció d'altres productes químics.

Quan aquest gas s'utilitza com a producte intermedi per a la síntesi industrial de hidrogen a gran escala (utilitzat principalment en la producció d'amoníac), també es produeix a partir de gas natural (a través de la reacció de reformat amb vapor d'aigua) la manera següent :

Per tal de produir més hidrogen a partir d'aquesta barreja, s'afegeix més vapor i així es produeix el desplaçament de la reacció del gas d'aigua:

L'hidrogen ha de separar-se del CO 2 per poder emprar-lo. Això es realitza principalment per adsorció per oscil·lació de pressió (PSA), neteja de les amines produïdes i l'ús de reactors de membrana.

El gas de síntesi produït en les grans instal·lacions per a la gasificació de residus pot ser utilitzat per generar electricitat.

Els processos de gasificació de carbó es van utilitzar durant molts anys per a la fabricació de gas d'enllumenat (gas d'hulla) que alimentava l'enllumenat de gas de les ciutats i en certa mesura, la calefacció, abans que la il·luminació elèctrica i la infraestructura per el gas natural estiguessin disponibles.

Tractament posterior del gas de síntesi[modifica]

El gas de síntesi pot ser utilitzat en el procés Fischer-Tropsch per produir gasoli, o convertir-se en metà i en dimetilèter en processos catalítics.

Si el gas de síntesi és tractat posteriorment mitjançant processos criogènics per a la seva liquació, cal tenir en compte que aquesta tecnologia té grans dificultats en la recuperació del monòxid de carboni pur si estan presents volums relativament grans de nitrogen, pel fet que el monòxid de carboni i el nitrogen posseeixen punts d'ebullició molt similars que són -191,5° C i -195,79° C, respectivament. Algunes tecnologies de processament eliminen selectivament el monòxid de carboni per complexació/descomplexació del monòxid de carboni amb clorur d'alumini cuprós (CuAlCl 4 ), dissolt en un líquid orgànic com el toluè. El monòxid de carboni purificat pot tenir una puresa superior al 99%, el que el converteix en una bona matèria primera per a la indústria química. El gas residual del sistema pot contenir diòxid de carboni, nitrogen, metà, età i hidrogen. Aquest gas residual pot ser processat en un sistema d'adsorció per oscil·lació de pressió per eliminar l'hidrogen, i aquest hidrogen pot ser recombinat en la proporció adequada juntament amb monòxid de carboni per a la producció catalítica de metanol, dièsel pel procés de Fischer-Tropsch, etc. La purificació criogènica (condensació fraccionada), que requereix molta energia, no és molt adequada per a la fabricació de combustible, simplement perquè el guany d'energia neta és molt reduïda.

Vegeu també[modifica]

Referències[modifica]

  1. Termodinàmica i Termotècnia. Tema 3: Combustibles i energies renovables.
  2. http://books.google.cat/books?id=gXy0D6vWx7EC&pg = PA106 Fabricació del gas d'enllumenat. En: Mètodes de la indústria química en esquemes de flux en colors: una visió panoràmica dels mètodes de la indústria química. Fritz Tegeder, Ludwig Mayer. Editorial Reverté, 1987. ISBN 8429179623. Pàg. 106
  3. http://energia3.mecon.gov.ar/contenidos/verpagina.php?idpagina=323 Glosario del balance energético.
  4. Introducció a la química industrial. Angel Vian Ortuño. Editorial Reverté, 1999. ISBN 842917933X. Pàg. 405
  5. Química organometàl·lica dels metalls de transició. Robert H. Crabtree. Editorial de la Universitat Jaume I, 1997. ISBN 8480211342. Pàg. 400
  6. Història de la tecnologia. Volum 4. T. K. Derry, Trevor I. Williams. Segle XXI d'Espanya Editors, 1989. ISBN 8432306134. Pàg 50
  7. Història de la tecnologia. Volum 4. T. K. Derry, Trevor I. Williams. Segle XXI d'Espanya Editors, 1989. ISBN 8432306134. Pàg 50
  8. ? id = LHSI6tJfpoIC & pg = PA384 Contaminació de l'aire per la indústria. Albert Parker. Editorial Reverté, 1983. ISBN 8429174648. Pàg. 384
  9. Beychok, MR, Coal gasification and the Phenosolvan process , American Chemical Society 168 th National Meeting, Atlantic City, September 1974
  10. Beychok, MR, Process and environmental technology for producing SNG and liquid Fuels , US EPA report EPA-660/2-75-011, May 1975

Enllaços externs[modifica]

  • Procés de Fischer Tropsch (en anglès)