Un reformador de metano es un dispositivo basado en el reformado con vapor , el reformado autotérmico o la oxidación parcial y es un tipo de síntesis química que puede producir gas hidrógeno puro a partir de metano utilizando un catalizador . Hay varios tipos de reformadores en desarrollo, pero los más comunes en la industria son el reformado autotérmico (ATR) y el reformado de metano con vapor (SMR). La mayoría de los métodos funcionan exponiendo el metano a un catalizador (generalmente níquel ) a alta temperatura y presión.
El reformado con vapor (SR), a veces denominado reformado de metano con vapor (SMR), utiliza una fuente externa de gas caliente para calentar tubos en los que se produce una reacción catalítica que convierte el vapor y los hidrocarburos más ligeros, como el metano, el biogás o la materia prima de refinería, en hidrógeno y monóxido de carbono (gas de síntesis). El gas de síntesis reacciona aún más para generar más hidrógeno y dióxido de carbono en el reactor. Los óxidos de carbono se eliminan antes de su uso mediante adsorción por oscilación de presión (PSA) con tamices moleculares para la purificación final. La PSA funciona adsorbiendo impurezas de la corriente de gas de síntesis para dejar un gas de hidrógeno puro.
El reformado autotérmico (ATR) utiliza oxígeno y dióxido de carbono o vapor en una reacción con metano para formar gas de síntesis . La reacción tiene lugar en una sola cámara donde el metano se oxida parcialmente. La reacción es exotérmica debido a la oxidación. Cuando el ATR utiliza dióxido de carbono, la relación H2 : CO producida es de 1:1; cuando el ATR utiliza vapor, la relación H2:CO producida es de 2,5:1 .
Las reacciones se pueden describir en las siguientes ecuaciones, utilizando CO 2 :
Y usando vapor:
La temperatura de salida del gas de síntesis está entre 950 y 1100 °C y la presión de salida puede alcanzar los 100 bar . [1]
La principal diferencia entre SMR y ATR es que el SMR solo utiliza oxígeno a través del aire para la combustión como fuente de calor para crear vapor, mientras que el ATR quema directamente el oxígeno. La ventaja del ATR es que se puede variar la relación H2 : CO, lo que resulta especialmente útil para producir ciertos biocombustibles de segunda generación , como el DME , que requiere una relación H2 :CO de 1:1 .
La oxidación parcial (POX) es un tipo de reacción química que se produce cuando una mezcla de aire y combustible subestequiométrica se quema parcialmente en un reformador, lo que crea un gas de síntesis rico en hidrógeno que luego puede utilizarse para otros fines.
El costo de capital de las plantas de reformado con vapor es prohibitivo para aplicaciones de tamaño pequeño a mediano porque la tecnología no se puede reducir fácilmente. Las plantas de reformado con vapor convencionales operan a presiones de entre 200 y 600 psi con temperaturas de salida en el rango de 815 a 925 °C. Sin embargo, los análisis han demostrado que, si bien es más costoso de construir, un SMR bien diseñado puede producir hidrógeno de manera más rentable que un ATR para aplicaciones más pequeñas. [2]