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Generación de Hidrógeno mediante Reformado Autotérmico a alta presión de etanol

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Reformado Autotérmico a alta presión de etanol
Reformado Autotérmico a alta presión de etanol
Reformado Autotérmico a alta presión de etanol
  • Cliente: Desarrollo propio
  • Fecha de inicio: 2017
  • Fecha de fin: 2018
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El objetivo del proyecto ha sido probar una nueva tecnología de generación de hidrógeno en un entorno de laboratorio.

Hoy en día, el hidrógeno es un producto importante, utilizado principalmente como materia prima en la industria química para la producción de productos de cierto valor añadido, como el amoníaco, metanol, productos de síntesis de Fischer Tropsch o para realizar hidrotratamientos en la industria petroquímica y de refino. El hidrógeno se considera el portador de energía más prometedor para ser utilizado en la producción de energía en sistemas de pila de combustible, lo que representa una alternativa más limpia para la movilidad y la generación de energía eléctrica. Se trata además de una generación que es respetuosa con el medio ambiente.

Actualmente, casi todo el hidrógeno producido se obtiene principalmente a partir de combustibles fósiles (gas natural y nafta principalmente). Sin embargo, se están explorando otras vías de obtención del mismo. El reformado autotérmico (ATR) del etanol es un proceso muy interesante para la producción de hidrógeno.

El modo de operación autotérmico representa un importante avance en el diseño, operación y control de reactores y plantas. La integración de calor es muy fácil ya que no requiere tubos de calefactados o “coils” en un horno con quemadores directos, como en la tecnología estándar de reformado con vapor. El diseño del reactor es simple, opera en modo adiabático. Todas las reacciones exotérmicas de combustión de etanol y las reacciones endotérmicas del reformado con vapor transcurren en el mismo reactor y el mismo catalizador. Además, el entramado de reacciones químicas en el ATR de etanol permite rendimientos en hidrógeno mayores que los alcanzables por el proceso de reformado con vapor de metano a una temperatura dada y alta presión.

La operación a alta presión permite una fácil separación del hidrógeno. Otros generadores de hidrógeno basados en etanol a baja presión solo funcionan integrados con una pila de combustible de ánodo abierto, lo que limita el campo de aplicación. Operar a alta presión mediante PSA o tecnología de membranas de paladio permite obtener hidrógeno puro para emplear en una gran variedad de aplicaciones, desde transporte con generación a bordo combinado con pila de combustible (trenes, submarinos, barcos, APU de aviones) hasta producción estacionaria en la industria o generación local para estaciones de repostaje (hidrogenera) para vehículos de pila de combustible, drones, etc.

Se han probado diferentes catalizadores para esta nueva aplicación y se ha desarrollado otro catalizador que proporciona mejores resultados. El reformado de etanol se produce en modo autotérmico a media presión (20 barg) y a menos de 600 ºC con muy buen rendimiento. En el entorno de pruebas se fue capaz de producir hasta 0,15 Nm3/h de hidrógeno, lo que representa una producción considerable para la escala de laboratorio.

La cantidad de carga del catalizador también se realizó en el rango de 20-100 gramos, donde ya se pueden observar comportamientos y situaciones del reactor industrial de macro escala.

La eficiencia de la planta comercial para aplicación final es superior al 70 % (LHV de hidrógeno producido dividido por LHV de etanol alimentado).Además, el uso de bioetanol es importante para la producción de hidrógeno por ATR, representando así una materia prima sostenible y de carácter renovable. El hidrógeno producido se considera verde, lo que es una clara ventaja frente a los reformadores con vapor convencionales de gas natural / nafta.

El sistema está “patent pending”. La tecnología se encuentra actualmente en TRL-3/4 ya que las pruebas de laboratorio para el reactor principal han sido realizadas con suficiente tamaño para probar los parámetros reales del reactor industrial. Pendiente de integración con el resto de la planta y escalado final.

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