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3 months ago

LIBRO_REDUCCION_DIRECTA

Siderurgia para metalizar y obtener un acero de alto tenor

CH 4 = 0,62 % H 2 =

CH 4 = 0,62 % H 2 = 74,83 % CO = 17,86 % CO 2 = 6,69 % B. Masa: 100,00 % Gases reductores = 92.69 % Si se desea conocer el contenido de vapor de agua (H 2 O) en el gas reformado es necesario conocer la temperatura del gas, determinar la constante de equilibrio para la reacción Shift y realizar los cálculos correspondientes. OTRAS REACCIONES DE REFORMACION. Otras reacciones también pueden ocurrir en el proceso de reformación. Ellas son: 1.- Reacción SHIFT CO + H 2 O → CO 2 + H 2 para esta reacción el ΔH y el ΔG vienen dados respectivamente por las siguientes expresiones ΔH(en Cal/mol) = - 10.557 + 2,20xT (en K) y ΔG(en Cal/mol) = - 8.758 + 7,90xT(en K) 2.- Reacción de Boudouard: 2CO + → CO 2 + C para esta reacción el ΔH y el ΔG vienen dados respectivamente por las siguientes expresiones ΔH (en Cal/mol) = - 42.213 + 1,66xT (en K) y ΔG (en Cal/mol) = - 40.935 + 41,98xT(en K) 3.- Consumo de Reductores: CO + H 2 → H 2 O + C para esta reacción el ΔH y el ΔG vienen dados respectivamente por las siguientes expresiones ΔH (en Cal/mol) = - 30.196 - 4,20xT (en K) y ΔG (en Cal/mol) = - 33.637 + 37,72xT(en K) 4.- Crakeo de metano CH 4 → C + 2H 2 para esta reacción el ΔH y el ΔG vienen dados respectivamente por las siguientes expresiones ΔH(en Cal/mol) = 18.076 - 3.41xT (en K) y ΔG(en Cal/mol) = 20.626 - 25,22xT(en K), siendo espontánea a temperaturas mayores a 818 K (545 °C) 36

5.- Descarburización con vapor de agua: C + H 2 O → CO + H 2 para esta reacción el ΔH y el ΔG vienen dados respectivamente por las siguientes expresiones ΔH (en Cal/mol) = 30.196 + 4,20xT (en K) y ΔG (en Cal/mol) = 33.637 - 37,72xT(en K) siendo espontánea a temperaturas mayores a 892 K (619 °C) De estas cinco reacciones, las reacciones 2,3 y 4, depositan carbono en los catalizadores que están en los tubos portacatalizadores de los reformadores, situación que trae como consecuencia una disminución en la efectividad reformadora. Esta situación se puede solventar introduciendo vapor de agua en el gas de alimentación (Reacción 5). Por esta razón es lógico suponer que en un reformador “a vapor” el fenómeno de la deposición de carbono se presente en menor escala, estando reservado a reformadores “estequiométricos”. La deposición de carbono está favorecida por la presencia de azufre como sulfuro de hidrógeno (H 2 S) en el gas natural, esto se solventa desulfurando el gas natural con óxido de cinc, antes de entrar al proceso de reformación. El óxido de cinc reacciona con el sulfuro de hidrógeno, produciendo sulfuro de cinc más vapor de agua, según la siguiente reacción: ZnO + H 2 S (g) = ZnS + H 2 O (g) A 400 oC (673 K), la constante de equilibrio para esta reacción tiene un valor de 4,90x10 5 , lo cual garantiza que casi todo el azufre del H 2 S es eliminado, produciendo ZnS. 2.- REDUCCIÓN DIRECTA. El proceso de reducción directa se puede considerar termodinámicamente, como un proceso en varias etapas, como se muestra a continuación: Fe 2 O 3 → Fe 3 O 4 → FeO → Fe, ésta secuencia depende de la temperatura a la cual se realiza la reducción, por esta razón es necesario recordar que la wustita (óxido ferroso, FeO), es inestable por debajo de 560 °C, y se descompone produciendo una mezcla estequiométrica de magnetita (Fe 3 O 4 ) y hierro alfa (Fe-α), según la siguiente reacción: 4FeO → Fe 3 O 4 + Fe, Sin embargo, se puede enfriar y mantener en estado meta estable a temperatura ambiente. En una muestra de HRD, el hierro II (Fe +2 ), se determina por Vía Húmeda tradicional y se reporta como óxido ferroso (FeO). La secuencia de reducción es la misma si la reducción se hace sólo con Hidrógeno (H 2 ), monóxido de carbono (CO), o mezclas de ambos. 37

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