Análisis termodinámico. Producción de hidrógeno a partir del reformado autotérmico de etanol

C. GRASCHINSKY, P. GIUNTA, N. AMADEO, M. LABORDE

Mar del Plata

Congreso; 4º Congreso Nacional -3° Congreso Iberoamericano HIDRÓGENO Y FUENTES SUSTENTABLES DE ENERGÍA (HYFUSEN 2011); 2011

CNEA - UTN

La reacción de reformado con vapor de agua (1) es un proceso fuertemente endotérmico que produce idealmente CO2 e H2. La estequiometria de la reacción global es: C2H5OH + 3 H2O --> 2 CO2 + 6 H2 ∆H=173 kJ/mol (1) Debido a la alta endotermicidad del proceso se debe proporcionar una gran cantidad de energía. Una alternativa para disminuir el requerimiento energético es el reformado autotérmico de etanol (2), en el que se co-alimenta oxígeno o aire, quemándose internamente una porción de etanol a expensas de la producción de H2. Este proceso combina la alta eficiencia en la producción de H2 del reformado con la exotermicidad de la oxidación parcial de etanol (3). C2H5OH + (3-x) H2O + x O2 --> 2 CO2 + (6-x) H2 ∆H=[-522 ? (3-x).(-241)] kJ/mol (2) C2H5OH + 1,5 O2 --> 2 CO2 + 3 H2 ∆H=-522 kJ/mol (3) Incrementando la cantidad de oxígeno alimentado disminuye la entalpía total del sistema, con lo cual el requerimiento energético disminuye significativamente. Pero el rendimiento a H2 disminuye también con el aumento del contenido de O2. En este trabajo se presenta el estudio termodinámico del reformado autotérmico de etanol aplicando el método no estequiométrico. Se investiga el efecto de los parámetros operativos en la composición de equilibrio. La temperatura de reacción se varió desde 400K a 1200K, la relación molar agua/etanol entre 0 y 9 y la relación molar oxígeno/etanol entre 0 y 1,5. Las especies consideradas para el estudio son: etanol, hidrógeno, CO, CO2, CH4, agua, acetaldeído, etileno, oxígeno y nitrógeno. Se analiza, además, la probabilidad de formación de carbón. Las composiciones de equilibrio del sistema fueron calculadas a través de la minimización directa de la energía libre de Gibbs.