Chemical looping reforming: obtención de hidrógeno empleando sólidos transportadores de oxígeno

Abstract

El Chemical Looping Reforming (CLR) es un novedoso proceso de oxidación parcial de hidrocarburos en el que el oxígeno llega al reactor mediante un sólido portador de oxígeno (TO) en lugar de emplear una corriente de oxígeno gaseoso. Este método posee una ventaja considerable en comparación con la tecnología convencional de producción de hidrógeno ya que se elimina la etapa de separación del aire, evitando así altos costos y la demanda de energía asociada a esa etapa del proceso. El CLR se trata de una técnica que permite obtener hidrógeno de alta pureza. Los sólidos portadores de oxígeno deben ser capaces de convertir el combustible en H2 y CO. El éxito de este proceso consiste en hallar un material con propiedades adecuadas para la producción de H2, lo cual implica una elevada capacidad de almacenamiento de oxígeno, propiedades de reacción redox favorables, velocidades de reacción elevadas y adecuada estabilidad térmica y mecánica. En una primera instancia, un análisis termodinámico del sistema reactivo permite predecir la capacidad del material para reaccionar con el metano para producir los productos de interés. En un caso de estudio, se analizó la factibilidad de emplear MnWO4 como transportador de oxígeno, encontrándose que el mismo permite obtener elevados rendimientos a hidrógeno, evitando la deposición de carbón a temperaturas de 800°C con relaciones molares de reactivos por encima de la estequiométrica. Al mismo tiempo, al analizar la regeneración del material con aire o vapor de agua, se observó que en ambos casos es factible recuperar el material de partida.

Chemical Looping Reforming (CLR) is a hydrocarbon partial oxidation process that uses a solid oxygen carrier (OC) to deliver oxygen to the reactor instead of a gaseous oxygen stream. This method off ers a signifi cant advantage over conventional hydrogen production technology by eliminating the air separation step, which reduces costs and energy demand. CLR is a technique for obtaining high-purity hydrogen. The solids that contain oxygen must be able to convert the fuel into H2 and CO. The success of this process depends on fi nding a material with suitable properties for H2 production: high oxygen storage capacity, favorable redox reaction properties, high reaction rates, and adequate thermal and mechanical stability. As a fi rst step, a thermodynamic analysis of the reactive system can be used to predict the ability of the material to react with methane and to produce the desired products. Upon analyzing the regeneration of the material with air or water vapor, it was observed that it is feasible to recover the starting material in both cases.