ANÁLISIS DE UN REACTOR DE MEMBRANA PARA EL REFORMADO AUTOTÉRMICO DE METANO

M. L. RODRIGUEZ; D.E. ARDISSONE; M. N. PEDERNERA; D.O. BORIO

Ciudad de San Juan, Prov. de San Juan, Argentina

Congreso; Tercer Congreso Nacional y Segundo Congreso Iberoamericano de Hidrógeno y Fuentes Sustentables de Energía; 2009

Instituto de Energía y Desarrollo Sustentable de la Comisión Nacional de Energía Atómica, Gobierno de la Provincia de San Juan, Instituto de Energía Eléctrica de la Facultad de Ingeniería de la Universidad Nacional de San Juan y Univ. Tecn. Nac.

El reformado autotérmico (ATR) de gas natural ha sido propuesto como una alternativa prometedora frente al proceso de reformado con vapor, para la producción de gas de síntesis o hidrógeno. El reformador autotérmico convencional es un reactor compacto de lecho fijo adiabático que puede ser usado no sólo en plantas de gran escala, sino también en aplicaciones para celdas de combustible. Sin embargo, un problema común en los reformadores autotérmicos es la evolución de los perfiles de temperatura, que en general suelen presentar puntos calientes cerca de la entrada del reactor [1]. Estos máximos de temperatura son indeseados en términos de esfuerzo, tensión de los materiales y desactivación del catalizador, particularmente cuando se emplea Ni/Al2O3. Una alternativa atractiva para reducir o eliminar los puntos calientes es la distribución de la alimentación de oxígeno a lo largo del reactor [2]. Esta adición controlada de oxígeno podría conseguirse mediante una membrana inorgánica permoselectiva de manera de operar el reactor bajo condiciones térmicas moderadas y de máxima conversión. En el modelado de la oxidación parcial de metano, es importante tener en cuenta el grado de reducción del catalizador de Ni. De acuerdo a las observaciones reportadas por Dissanayake et al. [3], el reformado con vapor sería consecutivo a la combustión completa de metano.  Esto se ha contabilizado mediante un factor de reducción que afecta las velocidades de las reacciones de reformado y de Water Gas Shift [1]. En la presente contribución, se presenta la simulación de un reactor multitubular de membrana  para el reformado autotérmico de metano. Por medio de un modelo pseudohomogéneo unidimensional, se analiza la viabilidad y conveniencia de usar este diseño para producir hidrógeno en cantidad equivalente a la necesaria para alimentar una celda combustible de 10kW de potencia. Se analiza también la influencia de las principales variables operativas sobre la performance del reactor. [1] A. M. De Groote, G. F. Froment, Simulation of the catalytic partial oxidation of methane to synthesis gas, Applied Catalysis A: General 138 (1996) 245-264. [2] M. L. Rodríguez, D. E. Ardissone, M. N. Pedernera, D. O. Borio, Reformado autotérmico de metano en un reactor de membrana: Influencia de las condiciones operativas, XVI CAC a ser realizado en Buenos Aires, Argentina. Agosto 2009. [3] D. Dissanayake, M.P. Rosynek, K.C.C. Kharas, J. H. Lunsford, Partial oxidation of methane to carbon monoxide and hydrogen over a Ni/Al2O3 catalyst, J. Catal., 132 (1991) 117-127.