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LIBRO_REDUCCION_DIRECTA

Siderurgia para metalizar y obtener un acero de alto tenor

Fig. No 15.

Fig. No 15. Catalizadores y Tubos Portacatalizadores La reacción principal involucrada en el proceso de reformación es la siguiente: CH 4 + CO 2 → 2CO + 2H 2 , para esta reacción, y para todas las reacciones que aparecen en este libro, los valores de cambio en la Entropía (ΔH) y cambio de Energía Libre de Gibbs (ΔG) fueron calculados usando el software HSC CHEMISTRY 5.0 de Outukumpo, la veracidad de estos resultados fueron constatados con una hoja de cálculos Excel desarrollada por el autor, para la ponencia “Desarrollo Matemático para el Cálculo de Variables Termodinámicas”, presentada en las VIII Jornadas de Investigación de la UNEG octubre 2014 [13]. Los valores vienen dados respectivamente por las siguientes expresiones se muestran a continuación: ΔH (en Cal/mol) = 49732 + 3,95xT (en K) y ΔG (en Cal/mol) = 52.803 – 59,29xT(en K) Como puede verse para la relación del ΔH, la reacción es endotérmica en el rango entre 100 °C y 1200 °C, requiere calor para poder ocurrir y el ΔG indica que la reacción es espontánea a temperaturas superiores a 920 K (647 ºC). Sin embargo, a pesar de que los reformadores trabajan a temperaturas por encima de los 1000 °C (1273 K), como el tiempo de residencia de los gases en los tubos del reformador es muy corto, se requiere el uso de catalizadores para una rápida y efectiva reacción. Los tubos portacatalizadores son llenados con catalizadores de óxido de níquel, para una reformación más efectiva. El gas reformado caliente es llevado directamente al horno reactor donde se produce la reducción. Una composición típica de un gas reformado “seco” proveniente de un reformador “estequiométrico” es la siguiente: CH 4 = 0,36 % H 2 = 60,67 % CO = 36,72 % 34

CO 2 = 2,25 % B. Masa = 100,00 % Gases reductores = 97.39 % Si se desea conocer el contenido de vapor de agua (H 2 O) en el gas reformado es necesario reportar la temperatura del gas en el sitio donde se toma la muestra, determinar la constante de equilibrio para la reacción Shift y realizar los cálculos correspondientes. REFORMADOR “A VAPOR” En la figura No 16 se muestra el esquema de un reformador “a Vapor”. En este reformador se mezcla Gas Natural con un exceso de vapor de agua, a temperaturas superiores a 400 ºC. La reformación ocurre en los tubos portacatalizadores a temperaturas superiores a 1000 ºC. Fig No 16. Diagrama de un Reformador “a Vapor”. La reacción principal involucrada en el proceso de reformación es la siguiente: CH 4 + H 2 O → CO + 3H 2 , para esta reacción el ΔH y el ΔG vienen dados respectivamente por las siguientes expresiones: ΔH(en Cal/mol) = 49.531 + 3,93xT (en K) y ΔG(en Cal/mol) = 52.983 - 59,54xT(en K) Como puede verse para la relación del ΔH, la reacción será siempre endotérmica, requiere calor para poder ocurrir y el ΔG nos indica que la reacción es espontánea a temperaturas superiores a 891 K (618 ºC). Sin embargo, a pesar de que estos reformadores también trabajan a temperaturas por encima de los 1.000 °C (1.273 K), se requiere el uso de catalizadores. El gas reformado es luego enfriado en un lavador para eliminar el exceso de agua. Este gas frío debe ser precalentado antes de entrar al horno reactor para la reducción. Una composición típica de un gas reformado “seco” proveniente de un reformador “a vapor” es la siguiente: 35

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