El gas de producción es un gas combustible que se fabrica soplando a través de un fuego de coque o carbón con aire y vapor simultáneamente. [1] Se compone principalmente de monóxido de carbono (CO), hidrógeno (H 2 ), así como cantidades sustanciales de nitrógeno (N 2 ). El valor calórico del gas de producción es bajo (principalmente debido a su alto contenido de nitrógeno), y la tecnología es obsoleta. Las mejoras con respecto al gas de producción, también obsoletas, incluyen el gas de agua donde el combustible sólido se trata de manera intermitente con aire y vapor y, mucho más eficientemente, el gas de síntesis donde el combustible sólido se reemplaza con metano.
En los EE. UU., el gas de productor también puede denominarse con otros nombres según el combustible utilizado para su producción, como gas de madera . El gas de productor también puede denominarse gas de succión . El término succión se refiere a la forma en que el aire ingresa al generador de gas mediante un motor de combustión interna. El gas de madera se produce en un gasificador .
Formación de gas pobre a partir del aire y el carbono:
C + O 2 → CO 2 , +97.600 calorías/mol
CO 2 + C → 2CO, –38.800 calorías/mol (mol de la fórmula de reacción)
2C + O 2 → 2CO, +58.800 calorías/mol (por mol de O 2, es decir, por mol de la fórmula de reacción)
Reacciones entre vapor y carbono:
H 2 O + C → H 2 + CO, –28.800 calorías/mol (presumiblemente mol de la fórmula de reacción)
2H 2 O + C → 2H 2 + CO 2 , –18.800 calorías/mol (presumiblemente mol de la fórmula de reacción)
Reacción entre vapor y monóxido de carbono:
H 2 O + CO → CO 2 + H 2 , +10.000 calorías/mol (presumiblemente mol de la fórmula de reacción)
CO 2 + H 2 → CO + H 2 O, –10 000 calorías/mol (presumiblemente mol de la fórmula de reacción)
La composición media del gas productor ordinario según Latta fue: CO 2 : 5,8%; O 2 : 1,3%; CO: 19,8%; H 2 : 15,1%; CH 4 : 1,3%; N 2 : 56,7%; BTU bruto por pie cúbico 136 [3] [4] La concentración de monóxido de carbono en el gas productor "ideal" se consideró 34,7% de monóxido de carbono (óxido carbónico) y 65,3% de nitrógeno. [5] Después del "depurador", para eliminar el alquitrán , el gas puede usarse para alimentar turbinas de gas (que son adecuadas para combustibles de bajo valor calorífico ), motores de encendido por chispa (donde es posible reemplazar el combustible de gasolina al 100%) o motores de combustión interna diésel (donde todavía se usa entre el 15% y el 40% del requerimiento original de combustible diésel para encender el gas [6] ). Durante la Segunda Guerra Mundial en Gran Bretaña se construyeron plantas en forma de remolques para remolcar detrás de vehículos comerciales, especialmente autobuses, para suministrar gas como reemplazo del combustible de gasolina. [7] Se logró una autonomía de aproximadamente 80 millas por cada carga de antracita. [8]
En las películas y los cuentos antiguos, cuando se describe un suicidio al "abrir el gas" y dejar la puerta del horno abierta sin encender la llama, se hace referencia al gas de hulla o al gas de ciudad. Como este gas contenía una cantidad significativa de monóxido de carbono, era bastante tóxico. La mayoría del gas de ciudad también estaba odorizado, si no tenía su propio olor. El "gas natural" moderno que se utiliza en los hogares es mucho menos tóxico y se le añade un mercaptano para que tenga olor y así identificar las fugas.
Generalmente se utilizan varios nombres para el gas de productor, gas de aire y gas de agua, dependiendo de la fuente de combustible, el proceso o el uso final, entre ellos:
Gas de aire: también llamado "gas de potencia", "gas de generador" o "gas de gas de Siemens". Se produce a partir de diversos combustibles mediante combustión parcial con aire. El gas de aire se compone principalmente de monóxido de carbono con nitrógeno del aire utilizado y una pequeña cantidad de hidrógeno. Este término no se utiliza comúnmente y tiende a emplearse como sinónimo de gas de madera.
Gas pobre: gas de aire modificado mediante inyección simultánea de agua o vapor para mantener una temperatura constante y obtener un gas con mayor contenido de calor mediante el enriquecimiento del gas de aire con H2 . El uso actual a menudo incluye el gas de aire.
Gas semi-acuoso: Gas pobre.
Gas de agua azul: Aire, agua o gas pobre producido a partir de combustibles limpios como coque, carbón vegetal y antracita que contienen impurezas de hidrocarburos insuficientes para su uso como gas de alumbrado. El gas azul arde con una llama azul y no produce luz, excepto cuando se utiliza con una manta de gas Welsbach .
Lowe's Water Gas: Gas de agua con un reactor de pirólisis secundaria para introducir gases de hidrocarburos con fines de iluminación. [9] [10]
Gas carburado: Cualquier gas producido mediante un proceso similar al de Lowe's en el que se añaden hidrocarburos con fines de iluminación.
Gas de madera: producido a partir de madera mediante combustión parcial. A veces se utiliza en un gasificador para alimentar automóviles con motores de combustión interna comunes.
Otros gases combustibles similares
Gas de hulla o gas de alumbrado: Se produce a partir del carbón por destilación.
Gas de agua: se produce mediante la inyección de vapor en el combustible precalentado por combustión con aire. La reacción es endotérmica, por lo que el combustible debe recalentarse continuamente para que continúe la reacción. Esto se hacía generalmente alternando el vapor con una corriente de aire. Este nombre a veces se usa incorrectamente cuando se describe el gas de agua azul carburado simplemente como gas de agua azul.
Gas de horno de coque: Los hornos de coque desprenden un gas exactamente similar al gas de alumbrado, parte del cual se utiliza para calentar el carbón. Sin embargo, puede haber un gran excedente que se utiliza para fines industriales después de haber sido purificado.
Syngas , o gas de síntesis: (de gas sintético o gas de síntesis) se puede aplicar a cualquiera de los gases anteriores, pero generalmente se refiere a procesos industriales modernos, como la reforma de gas natural, la producción de hidrógeno y los procesos para la producción sintética de metano y otros hidrocarburos.
Gas de ciudad (pueblo): cualquiera de los gases manufacturados anteriormente, incluido el gas de productor que contiene suficientes hidrocarburos para producir una llama brillante con fines de iluminación, producido originalmente a partir de carbón, para su venta a consumidores y municipios.
Usos y ventajas del gas de productor:
Se utiliza en hornos. Cuando los hornos son grandes, no se requiere depuración, etc. Cuando los hornos son pequeños, es necesario depurar para evitar que se atasquen los quemadores pequeños. En los motores de gas, se utiliza después de la depuración.
No hay pérdidas por humo ni corrientes de convección.
La cantidad de aire necesaria para la combustión de gas de escape no es mucho mayor que la teórica; cuando se quema combustible sólido, se requiere una cantidad mucho mayor que la teórica. Con combustibles sólidos, la mayor cantidad de gases de escape se lleva consigo una cantidad considerable de calor.
El gas de productor se transmite más fácilmente que el combustible sólido.
Los hornos de gas pueden mantenerse a una temperatura constante.
Con gas se puede obtener una llama oxidante y reductora.
La pérdida de calor debida a la conversión de combustible sólido en gas natural se puede recuperar de forma económica.
Las molestias causadas por el humo se pueden evitar.
El gas de productor se puede producir incluso con combustible de peor calidad.
^ Hiller, Heinz; Reimert, Rainer; Stönner, Hans-Martin (2011). "Producción de gas, 1. Introducción". Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry . doi :10.1002/14356007.a12_169.pub3. ISBN 978-3527306732.
^ "PRODUCCIÓN DE GAS DE PODER, GAS DE AGUA, GAS DE SÍNTESIS A PARTIR DE MATERIAL CARBONÁCEO SÓLIDO O MEZCLAS QUE CONTIENEN ESTOS GASES (gas de síntesis a partir de hidrocarburos líquidos o gaseosos C01B; gasificación subterránea de minerales E21B 43/295); CARBURACIÓN DE AIRE U OTROS GASES" (PDF) .
^ Nisbet Latta, "Prácticas de gas de producción estadounidense e ingeniería de gas industrial", D. Van Nostrand Company, 1910, página 107
^ Latta, Nisbet (1910). Práctica estadounidense de gas de producción e ingeniería de gas industrial. D. Van Nostrand Company. Práctica estadounidense de gas de producción e ingeniería de gas industrial.
^ WJ Atkinson Butterfield, "La química de la fabricación de gas, volumen 1. Materiales y procesos", Charles Griffin & Company Ltd., Londres, 1907, página 72
^ "Copia archivada". Archivado desde el original el 26 de diciembre de 2008. Consultado el 18 de noviembre de 2008 .{{cite web}}: CS1 maint: copia archivada como título ( enlace )
^ Staff (16 de julio de 1941). «Gas de producción para transporte». Debates parlamentarios . Debates parlamentarios (Hansard) . Consultado el 15 de noviembre de 2008 .
^ Taylor, Sheila (2001). La metrópolis en movimiento . Londres: Calmann and King. pág. 258. ISBN.1-85669-241-8.
^ CONVERSIÓN DE COMBUSTIBLES SÓLIDOS A GAS DE BAJO CONTENIDO DE BTU Thomas E. Ban McDowell-Wellman Engineering Company Cleveland, Ohio 44110
^ Actas de la American Gas Light Association. Asociación Americana de Luz de Gas. 1881 – vía Google Books.
Mellor, JW, Química inorgánica intermedia , Longmans, Green and Co., 1941, página 211
Adlam, GHJ y Price, LS, Certificado de escuela superior en química inorgánica , John Murray, 1944, página 309
