¿Qué es el SynGas?

Por Kris Walker26 de febrero de 2013

El «Syngas» o «gas de síntesis» es una combinación de hidrógeno, monóxido de carbono, pequeñas cantidades de dióxido de carbono y otros gases traza. Normalmente se deriva de materias primas que contienen carbono, como la biomasa, el gas natural, el petróleo pesado y el carbón. En la creación de gas natural sintético y la producción de metanol o amoníaco.

El syngas se produce como resultado de la gasificación de un combustible que contiene carbono a un producto gaseoso que tiene valor calorífico. Si el syngas contiene nitrógeno, debe separarse, ya que tanto el nitrógeno como el monóxido de carbono tienen puntos de ebullición similares y será difícil recuperar el monóxido de carbono puro mediante el procesamiento criogénico.

El syngas tiene el 50% de la densidad energética del gas natural y, por tanto, puede quemarse y utilizarse como fuente de combustible. El refinamiento del gas de síntesis antes de su uso permite eliminar el CO2 del gas bruto, lo que posibilita el uso del CO2 en los procesos de recuperación mejorada de petróleo.

Producción de gas de síntesis

La producción de gas de síntesis incluye las siguientes fases:

La fase de calentamiento

El primer paso es la gasificación, un proceso termoquímico en el que las materias primas ricas en carbono, como el coque de petróleo, la biomasa o el carbón, se convierten en un compuesto gaseoso formado por monóxido de carbono e hidrógeno en condiciones de alto calor, alta presión y ausencia de oxígeno.

Las temperaturas muy altas de gasificación, normalmente entre 800 y 1500°C (1472 y 2732°F) se consiguen con la ayuda de una fuente de calor externa o mediante la oxidación parcial de la materia prima que libera calor.

La fase de reacción

La materia prima reacciona con el dióxido de carbono, el vapor de agua y el oxígeno durante la gasificación. La reacción se desencadena por la descomposición térmica de los materiales ricos en oxígeno.

El flujo de proceso para la producción de Syngas por gasificación de biomasa – Créditos de la imagen: www.iprt.iastate.edu

La fase de purificación

El gas obtenido de la gasificación es crudo y no lo suficientemente limpio para su uso. Se lleva a cabo un proceso de purificación para eliminar impurezas como cenizas, alquitrán, compuestos de azufre, metano, vapor de agua y dióxido de carbono. La proporción de hidrógeno y oxígeno se ajusta después de la purificación en función de las aplicaciones de los procesos de síntesis.

La fase catalítica

Los metales como el hierro, el manganeso, el cobalto, el cobre y las nuevas moléculas complejas se forman cuando el gas de síntesis está en contacto con diferentes catalizadores. Los científicos están experimentando con varios catalizadores para encontrar nuevas formas de crear combinaciones moleculares ya existentes. De este modo, es posible crear combustibles ecológicos a partir del gas de síntesis.

Limpieza y acondicionamiento del gas de síntesis

El gas de síntesis crudo obtenido en el proceso de gasificación debe limpiarse para eliminar los contaminantes como el mercurio, los cloruros, el amoníaco, el azufre, las partículas finas y otras trazas de metales pesados para proteger los procesos posteriores y cumplir la normativa sobre emisiones medioambientales.

El gas de síntesis puede acondicionarse para ajustar la relación hidrógeno/monóxido de carbono en función de la aplicación del proceso posterior.

Los procesos típicos de limpieza y acondicionamiento del syngas incluyen lo siguiente:

• Eliminación de partículas a granel mediante ciclón y filtros
• Lavado húmedo para eliminar cloruros, amoníaco y partículas finas
• Eliminación de trazas de metales pesados y mercurio mediante absorbentes sólidos
• Desplazamiento de gas de agua para ajustar la relación hidrógeno/monóxido de carbono
• Hidrólisis catalítica para convertir el sulfuro de carbonilo en sulfuro de hidrógeno
• Eliminación de gas ácido para extraer los gases que contienen azufre y el dióxido de carbono.

Fermentación de gas de síntesis

La fermentación de gas de síntesis es un proceso microbiano en el que el gas de síntesis se utiliza como fuente de carbono y energía, y luego se convierte en productos químicos y combustibles con la ayuda de microorganismos. El metano, el ácido butírico, el ácido acético, el butanol y el etanol son los principales productos de la fermentación del gas de síntesis.

Los acetógenos, como Clostridium carboxidivorans, Eurobacterium limosum, Butyribacterium methylotrophicum y Peptostreptococcus, participan en la producción de productos químicos y combustibles.

Algunas de las principales ventajas del proceso de fermentación del gas de síntesis son las siguientes:

• Alta especificidad de la reacción
• Baja temperatura y presión
• No requiere una relación específica de CO a H2
• Tolera compuestos con alto contenido de azufre.

Sin embargo, la fermentación del syngas tiene ciertas limitaciones, como la inhibición de los organismos, la baja productividad volumétrica y la limitación de la transferencia de masa gas-líquido.

Aplicaciones

El syngas puede utilizarse para producir una amplia gama de fertilizantes, combustibles, disolventes y materiales sintéticos. Algunos ejemplos son los siguientes:

• Vapor para su uso en impulsores de turbinas para la generación de electricidad
• Nitrógeno para su uso como agentes presurizadores y fertilizantes
• Hidrógeno para la generación de electricidad, uso en la industria de la refinería para extraer más diésel y gasolina del petróleo crudo y para una gran variedad de reacciones de hidrogenación en las que se añade hidrógeno a los hidrocarburos insaturados
• Amoníaco para su uso como fertilizantes y para la producción de plásticos como el poliuretano y el nylon.
• Metanol para la producción de plásticos, resinas, productos farmacéuticos, adhesivos, pinturas y también como componente de combustibles.
• Monóxido de carbono para su uso en materias primas y combustibles de la industria química
• Azufre para su uso como azufre elemental para la industria química
• Minerales y sólidos para su uso como escoria para firmes.

Producción de SynGas mediante Reformador de Vapor – Tiempo de funcionamiento – 3.00mins

Espuelas y Lecturas Adicionales

• Qué es el Syngas – Biofuel.Org
• Syngas Cleanup and Conditioning – NETL
• SynGas using Steam Reformer

Escrito por

Kris Walker

Kris tiene una licenciatura (con honores) en Media & Performance de la Universidad de Salford. Además de supervisar los equipos editoriales y de vídeo, Kris puede encontrarse en rincones lejanos del mundo capturando la historia detrás de la ciencia en nombre de nuestros clientes. Fuera del trabajo, Kris está viendo por fin el retorno de 25 años de dolor apoyando al Manchester City.

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