03 noviembre 2008

Se acelera el desarrollo del syngas basado en combustibles alternativos

El crudo ha dado un respiro en los últimos meses, pero ahora todos saben que en cualquier momento puede empezar a subir de nuevo. Por ello, los esfuerzos en desarrollar energías alternativas a los combustibles sólidos están siendo ingentes. Entre las nuevas tecnologías que vienen desarrollándose, cobra cada vez más interés la tecnología (GTL), o gas-to-liquid, basada en la síntesis de gases para la fabricación de combustibles. Ya hablamos en otro post de la tecnología para transformar syngas en diesel, la denominada FTS, pero ahora ha llegado el momento de profundizar en detalle sobre los últimos esfuerzos que los científicos vienen haciendo para impulsar estas tecnologías. La industria del refino de hidrocarburos se ha dado cuenta de la existencia de dos tecnologías que pueden ser especialmente interesantes en esta actividad, nos referimos al proceso catalítico mejorado para aumentar la síntesis del alcohol (HAS), y la síntesis Fischer-Tropsh (FTS). Ambos se conocen desde hace décadas en la industria, pero no ha sido hasta fechas recientes que se ha conseguido mejorar el proceso de catálisis hasta obtener una elevada productividad, se ha conseguido disminuir la podredumbre y se ha logrado optimizar la selectividad de hidrocarburos. Nuevas patentes han descrito catálisis de sulfuros de Co/Ni/Fe-Mo/W, y mezclas de óxidos metálicos aptos para la tecnología HAS, y soportados por la catálisis del cobalto utilizada en la tecnología FTS. En todos estos procesos, el gas de síntesis se convierte en mezclas complejas de hidrocarburos, con números de carbono C1– C5 para HAS, o C1 – C100, para la catálisis FTS. Las presiones y temperaturas de reacción están entre 5 y 150 bares, y 200 ºC y 350 ºC. Adicionalmente, estos procesos requieren procedimientos de activación in-situ optimizados, incluyendo reducción, sulfurización y regeneración.
Síntesis Fischer-Tropsch Las tecnologías GTL se basan en la conversión del gas de síntesis que puede ser utilizado para producir metanol, alcoholes C2 – C4, así como hidrocarburos en el rango de C1 – C100 para FTS. En aplicaciones para combustibles, FTS se realiza con catálisis basada en cobalto que puede optimizarse para transmitir el máximo crecimiento de la cadena y la mínima producción de gas. Ya que el gas de síntesis puede producirse a partir de gas natural, carbón, biomasa, o material de residuos, pueden utilizarse muchos recursos renovables. Sin embargo, en cada proyecto es necesario explorar la relación entre el coste y el rendimiento, ya que es variable según el material que utilicemos como combustible. Aún se requieren mejoras en la efectividad de la generación del gas de síntesis, así como en el rendimiento de los procesos GTL catalíticos para que esta tecnología sea rentable sin subsidios. Las complejas reacciones GTL requieren equipos de ensayos especializados por las amplias posibilidades de operación y el espectro de productos que pueden utilizarse. Tipo y productividad de la catálisis Hay enormes diferencias en la productividad de este tipo de instalaciones, por lo que se exige un detallado estudio racionalizado por tipo de catálisis, cinética de la reducción de CO, acoplamiento C – C(crecimiento de la cadena) y rechazo de oxígeno por la liberación de H2O y/o CO2. En la HAS con sulfuros de metales mixtos, el producto primario es metanol, que se convierte principalmente en etanol y propanol en reacciones consecutivas. Se requiere la optimización de la velocidad del espacio, la temperatura y la presión para cada tipo de catálisis para maximizar la reacción de crecimiento de la cadena secundaria para los alcoholes más altos y minimizar la formación de metano y otros subproductos.
Maximizar el crecimiento de la cadena
La catálisis del cobalto que soporta la tecnología FTS tiene una actividad de cambio de agua a gas marginal y operan en condiciones que garantizan el máximo crecimiento de la cadena en orden de maximizar la producción de hidrocarburos C5+ y minimizar la producción de metano.
Separación de fase controlada
HAS es una reacción gas-fase, y el progreso de la reacción debe ser controlado on-line mediante un análisis gas-fase. En FTS, sin embargo, las partículas de catálisis se llenan con cera líquida en la fase de acondicionamiento inicial de la catálisis, y los hidrocarburos líquidos y gaseosos están en equilibrio térmico bajo las condiciones de la reacción. Por tanto, en FTS es muy importante que el ensayo proporcionar separación de fase gas/líquido a altas presiones y temperaturas.
Bibliografía: Accelerating developments in syngas-based alternative fuels. Biofuels Technology Q4 2008.
Palabras clave: Improved catalytic processes for higher alcohol synthesis (HAS), Fischer-Tropsch synthesis (FTS).
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