Un reformador de metano es un dispositivo basado en reformado con vapor , reformado autotérmico u 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 con vapor de metano (SMR), utiliza una fuente externa de gas caliente para calentar tubos en los que tiene lugar una reacción catalítica que convierte el vapor y los hidrocarburos más ligeros como el metano, el biogás o la materia prima de la refinería en hidrógeno y monóxido de carbono (gas de síntesis). El gas de síntesis reacciona aún más para producir más hidrógeno y dióxido de carbono en el reactor. Los óxidos de carbono se eliminan antes de su uso mediante adsorción por cambio de presión (PSA) con tamices moleculares para la purificación final. El 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 única cámara donde el metano se oxida parcialmente. La reacción es exotérmica debido a la oxidación. Cuando el ATR utiliza dióxido de carbono, la relación H 2 :CO producida es 1:1; Cuando el ATR utiliza vapor, la relación H 2 :CO producida es de 2,5:1.
Las reacciones se pueden describir en las siguientes ecuaciones, usando 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 SMR solo utiliza oxígeno a través del aire para la combustión como fuente de calor para crear vapor, mientras que ATR quema oxígeno directamente. La ventaja del ATR es que se puede variar el H 2 :CO, lo que es particularmente útil para producir ciertos biocombustibles de segunda generación , como el DME , que requiere una relación H 2 :CO de 1:1 .
La oxidación parcial (POX) es un tipo de reacción química. Ocurre cuando una mezcla subestequiométrica de combustible y aire se quema parcialmente en un reformador, creando un gas de síntesis rico en hidrógeno que luego puede utilizarse más.
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 reduce bien. Las plantas de reformado con vapor convencionales operan a presiones entre 200 y 600 psi con temperaturas de salida en el rango de 815 a 925 °C. Sin embargo, los análisis han demostrado que, aunque su construcción es más costosa, un SMR bien diseñado puede producir hidrógeno de manera más rentable que un ATR para aplicaciones más pequeñas. [2]