ISSN: 2007-9753
Latindex Folio: 23614

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Reciclado de CO2 mediante reformado de gas de coquería para la producción de metanol

Tipo: Tesis
Autor: José Miguel Bermúdez Menéndez
Fecha: 2013-09-30
Descripción:
Director(es): Menéndez Díaz, José Ángel y Arenillas de la Puente, Ana
Área: Ingeniería Química y Tecnología del Medio Ambiente
   
Universidad: Universidad de Oviedo.
 
La industria siderúrgica es el sector productivo con mayor consumo energético en el mundo. Debido a esto, sus emisiones de CO2 suponen entre el 5 y el 7% de las emisiones tota-les de origen humano. Por este motivo se está trabajando en la búsqueda de soluciones que permitan disminuir esas emisiones, así como mejorar la eficiencia energética. Una de esas soluciones es la mejora en la gestión y el aprovechamiento de los excedentes de gas de coque-ría.
 
El reformado con CO2 de los excedentes de gas de coquería, que se estudia en este traba-jo, puede suponer una salida rentable para esos gases, ya que permitiría la obtención de un gas de síntesis con una composición adecuada para la producción de metanol.
 
Esto implicaría obtener un producto muy valioso a partir de dos corrientes gaseosas residuales: el propio ex-cedente de gas de coquería y el CO2. De hecho, realizando un balance global al proceso, éste puede dar lugar a un reciclado parcial del CO2, ya que parte del CO2 que se produce tras la utilización del metanol se consume en la producción. Un estudio termodinámico del proceso de reformado con CO2 de gas de coquería per-mitió determinar que es necesario trabajar a temperaturas superiores a 800 ºC y a presiones tan bajas como la economía del proceso permita. Además, la relación de CH4/CO2 alimentada debe ser lo más próxima posible a la estequiométrica. En otras condiciones el rendimiento del proceso sería muy bajo y/o el gas de síntesis obtenido no tendría la composición adecuada para la producción de metanol.
 
El reformado de metano con CO2 es una reacción catalítica heterogénea, por lo que es necesario encontrar catalizadores adecuados para llevarla a cabo. Se han evaluado diferentes catalizadores, siendo la mezcla física de carbón activo y un catalizador convencional Ni/Al2O3 la que ha dado lugar a resultados más prometedores. Esto se debe a que esta mezcla presenta un efecto sinérgico que permite alcanzar conversiones mayores a las que predice la ley de las mezclas y producciones de subproductos (en concreto agua) menores a las predi-chas por dicha ley. Asimismo, se ha determinado que la reacción puede tener lugar a través de dos posibles mecanismos. Por un lado, la vía clásica del reformado seco, formada por la des-composición de metano seguida de la gasificación de los depósitos de carbono.
 
Por el otro, debido a la elevada proporción de H2 presente en la alimentación, se produciría la reacción inversa de la Water Gas Shift seguida del reformado con vapor de agua. Esta segunda vía pa-rece ser la principal, lo que permitiría disminuir el elevado grado de desactivación de los cata-lizadores que tiene lugar en el reformado seco. Analizando el proceso completo, la producción de metanol a partir de gas de coquería presenta varias ventajas con respecto a la producción convencional. La mayor ventaja es la disminución de las emisiones de CO2 que, dependiendo de la localización geográfica de la planta, puede alcanzar hasta el 30 % de reducción. Además, este proceso permite maximizar el aprovechamiento de las materias primas y minimizar los costes de purificación. Desde el punto de vista energético, los consumos son menores, aunque la producción convencional permite mayores recuperaciones de energía, lo que puede dar lugar a menores necesidades energéticas si se realiza una correcta integración energética del proceso.
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