Analisis termodinamco. Producción de hidrogeno a partir del reformado autotermico de etanol

CECILIA GRASCHINSKY; PABLO GIUNTA; MIGUEL LABORDE; NORMA AMADEO

Mar del Plata

Congreso; Cuarto Congreso Nacional y tercer Congreso Iberoamericano Hidrogeno y fuentes renovables de energía 2011.; 2011

La reacción de reformado de etanol 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 en el 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 400 K hasta 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, acetaldehído, 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.