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El gas de síntesis o Sintegas (Syngas, en inglés) es un combustible gaseoso obtenido a partir de sustancias ricas en carbono (hulla, carbón, coque, nafta,biomasa) sometidas a un proceso químico a alta temperatura. Contiene cantidades variables de monóxido de carbono (CO) e hidrógeno (H2). El gas de síntesis es una mezcla compuesta en mayor medida por hidrógeno y monóxido de carbono y en menor, por dióxido de carbono y metano. Además, se trata de un producto sintético, que permite generar otros combustibles líquidos o aceites del tipo lubricante.  Métodos de producción Según los diferentes métodos de producción1 puede recibir diferentes nombres. Gas de alumbrado o gas de hulla: Se produce por pirólisis, destilación o pirogenación de la hulla2 en ausencia de aire y a alta temperatura (1200-1300 °C), o bien, por pirólisis del lignito a baja temperatura. En estos casos se obtiene coque (hulla) o semicoque (lignito) como residuo, que se usa como combustible aunque no sirve para la industria del hierro. Este gas fue utilizado como combustible para el alumbrado público (luz de gas) a finales del siglo XIX, hasta mediados del siglo XX. Contiene un 45 % de hidrógeno, 0% de metano, 8 % de monóxido de carbono y otros gases en menor proporción. Gas de coque o gas de coquería: Se obtiene por calentamiento intenso y lento de la hulla (hulla grasa) con una combinación de aire y vapor, a alta temperatura, en las coquerías. Aparte del coque sólido fabricado, de gran interés para la industria siderúrgica y la síntesis de acetileno, se forma un gas que contiene hidrógeno, monóxido de carbono, nitrógeno y dióxido de carbono).3 Generador de gas a partir de fuel-oil. Gas de generador de gasógeno o gas de aire: Se obtiene haciendo pasar aire a través de una capa gruesa de gránulos de carbón o de coque incandescente. A mayor temperatura, mayor proporción de monóxido de carbono y menor proporción de dióxido de carbono.4 Tiene escaso poder calorífico, mucho menor que el gas de agua, debido principalmente a la dilución con el nitrógeno atmosférico. {\displaystyle {\rm {C\,+\,O_{2}\longrightarrow CO_{2}}}} {\displaystyle {\rm {C\,+\,CO_{2}\longrightarrow 2\,CO}}} Gas de agua: Se obtiene haciendo pasar vapor de agua sobre coque a alta temperatura. Su llama es de color azul por lo que también se llama gas azul. Este gas se puede transformar en metanol o alcanos, empleando catalizadores heterogéneos apropiados.5 Esta reacción es fuertemente endotérmica por lo que requiere temperaturas muy altas. {\displaystyle {\rm {C\,+\,H_{2}O\longrightarrow CO\,+\,H_{2}}}} Gas pobre: Se obtiene haciendo pasar alternativamente vapor de agua y aire sobre carbón incandescente (alternancia de chorros de vapor y aire), y es una mezcla de los dos métodos anteriores.6 Cuando el lecho de coque se ha enfriado a una temperatura a la que la reacción endotérmica ya no puede continuar, el vapor de agua es reemplazado por un chorro de aire. La formación inicial de dióxido de carbono (exotérmica) aumenta la temperatura del lecho de coque y va seguida por la reacción endotérmica en la que este (CO2) se convierte en monóxido de carbono (CO). La reacción global es exotérmica, originando "gas pobre". El oxígeno puro puede sustituir al aire para evitar el efecto de dilución, y en este caso el poder calorífico es más alto. Gas de agua carburado: Se obtiene mezclando gas de agua con petróleo gasificado en un carburador. Posee un poder calorífico más alto que los anteriores.6 Gas ciudad: Se obtiene a partir de la oxidación de petróleo o algún derivado (fuel-oil, nafta) mediante vapor de agua y aire. Se debe eliminar el azufre para evitar la corrosión, y también el monóxido de carbono por su toxicidad. Ha sido reemplazado por el gas natural y los gases licuados del petróleo (GLP, comobutano o propano) para todo tipo de fines, pues éste posee un poder calorífico doble. A veces se llama gas ciudad a cualquier gas de síntesis producido para abastecer el consumo doméstico y distribuido mediante redes de tuberías, ya sea obtenido a partir de carbón o de petróleo.7 Gas natural sintético o gas de síntesis: Combustible que se fabrica a partir del carbón, del petróleo o de sus derivados, por métodos modernos, distintos de los procesos clásicos ya comentados: Reformado de gas natural con vapor de agua. Reformado de hidrocarburos líquidos para producir hidrógeno. Gasificación del carbón,8 de la biomasa, y de algunos tipos de residuos en instalaciones de gasificación. Gasificación integral en ciclo combinado Utilización del gas de síntesis[editar] El nombre gas de síntesis proviene de su uso como intermediario en la creación de gas natural sintético (GNS)9 y para la producción de amoníaco o metanol. El gas de síntesis también se utiliza como producto intermedio en la producción de petróleo sintético, para su uso como combustible o lubricante a través de lasíntesis de Fischer-Tropsch, y previamente al proceso Mobil para convertir metanol en gasolina. El gas de síntesis está compuesto principalmente de hidrógeno, monóxido de carbono, y muy a menudo, algo de dióxido de carbono. Posee menos de la mitad de densidad de energía que el gas natural. Se ha empleado y aún se usa como combustible o como producto intermedio para la producción de otros productos químicos. Cuando este gas se utiliza como producto intermedio para la síntesis industrial de hidrógeno a gran escala (utilizado principalmente en la producción de amoniaco), también se produce a partir de gas natural (a través de la reacción de reformado con vapor de agua) como sigue. {\displaystyle {\rm {CH_{4}\,+\,H_{2}O\rightleftharpoons CO\,+\,3\,H_{2}}}} La reacción es una reacción de equilibrio y por lo tanto no todo el metano logra reformarse a hidrógeno. Por otro lado, también se presenta la reacción secundaria de conversión (reacción de shift, en inglés), la cual ayuda a convertir parte del vapor en hidrógeno al reaccionar con el monóxido de carbono. Esta también es una reacción de equilibrio y tanto el CO como el CO2 se encuentran presentes en la mezcla resultante: {\displaystyle {\rm {CO\,+\,H_{2}O\rightleftharpoons CO_{2}\,+\,H_{2}}}} La primera reacción es endotérmica (consume calor para llevarse a cabo) y la segunda reacción es exotérmica (libera calor al ocurrir). El hidrógeno debe separarse del CO2 para poder usarlo. Esto se realiza principalmente por adsorción por oscilación de presión (PSA), limpieza de las aminas producidas y el empleo de reactores de membrana. El gas de síntesis producido en las grandes instalaciones para la gasificación de residuos puede ser utilizado para generar electricidad. Los procesos de gasificación de carbón se utilizaron durante muchos años para la fabricación de gas de alumbrado (gas de hulla) que alimentaba el alumbrado de gas de las ciudades y en cierta medida, la calefacción, antes de que la iluminación eléctrica y la infraestructura para el gas natural estuvieran disponibles. Método de producción de gas de síntesis a partir de gas natural La preparación de gas de síntesis a partir de gas natural y petróleo en presencia de vapor de agua es análoga a la de gasificación de carbón y consiste en un conjunto de reacciones de gasificación exotérmica y endotérmica. El establecimiento simultaneo de los equilibrios de boudouard, gas de agua y formación de metano, corresponden en principio a la gasificación del carbón. Las fracciones de destilación de petróleo y el gas natural se pueden tranformar en gas de síntesis por dos métodos diferentes en principio: Según el método de escisión en vapor (steam reforming) se produce una disociación catalitica en presencia de H2O. el calor necesario se suministra del exterior (proceso alotermico) En el proceso de escisión autotermico el calor necesario se produce de la combustión parcial del producto a gasificar por disociación térmica, en la que puede también participar H2O. Reformado de gas natural con vapor de agua El reformado con vapor es un método para la obtención de hidrógeno a partir de hidrocarburos, y en particular gas natural. Este proceso requiere de una gran cantidad de energía para realizar el reformado y en el caso de algunos combustibles, se necesita una remoción de contenidos de azufre y otras impurezas. Este proceso consiste en exponer al gas natural, de alto contenido de metano, con vapor de agua a alta temperatura y moderada presión. Se obtienen como resultado de la reacción química hidrógeno y dióxido de carbono, y dependiendo la mezcla reformada, también monóxido de carbono, este proceso tiene unrendimiento de 65%, y en el caso de que el gas natural contenga azufre, este debe ser eliminado mediante la desulfuración. El proceso se lleva a cabo mediante dos reacciones, la primera es la reacción de Water Gas Shift entre el agua y el metano: CH4 + 2 H2O → 4 H2 + CO2 Esta primera reacción de reformado tiene lugar entre 800–900 °C a una presión de 25 bar, obteniéndose un gas rico en dióxido de carbono e hidrógeno y, en menor cantidad, monóxido de carbono. Se elimina primeramente el monóxido por medio de las reacciones de cambio de alta a baja temperatura a 400 y 200 °C respectivamente y se produce una mezcla gaseosa de H2, CO2, H2O y un poco de CO y CH4. Después de esta etapa se realiza una última purificación, mediante el proceso Pressure Swing Adsorption (PSA), el cual permite obtener hidrógeno puro al 99.99%, cuyo contenido energético es mayor que del gas natural del cual precede. Procesos que se aplican al gas de Síntesis para la obtención de productos petroquímicos Básicos  Fischer-Tropsch A partir del gas natural se produce el gas de síntesis que permite la producción a gran escala de hidrógeno, haciendo posible la producción posterior de amoníaco por su reacción con nitrógeno, y de metanol, materia prima en la producción de metil-terbutil-éter, entre otros compuestos. Del etileno se producen un gran número de derivados, como las diferentes clases de polietileno, cloruro de vinilo, compuestos clorados, óxidos de etileno, monómeros de estireno entre otros que tienen aplicación en plásticos, recubrimientos, moldes, etc. Del propileno se producen compuestos como alcohol isopropílico, polipropileno y acrilonitrilo, que tienen gran aplicación en la industria de solventes, pinturas y fibras sintéticas. Por deshidrogenación de butenos, o como subproducto del proceso de fabricación de etileno se obtiene el 1.3-butadieno que es una materia prima fundamental en la industria de los elastómeros, para la fabricación de llantas, sellos, etc. Una cadena fundamental en la industria petroquímica se basa en los aromáticos (benceno, tolueno y xilenos). El benceno es la base de producción de ciclohexano y de la industria del nylon; así como del cumeno para la producción industrial de acetona y fenol. Los xilenos son el inicio de diversas cadenas petroquímicas, principalmente las de las fibras sintéticas proceso Fischer-Tropsch es un proceso químico para la producción de hidrocarburos líquidos (gasolina, keroseno, gasoil y lubricantes) a partir de gas de síntesis (CO y H2). Fue inventado por los alemanes Franz Fischer y Hans Tropsch en los años 1920 Productos El producto obtenido a la salida de un reactor de Fischer-Tropsch consiste en una mezcla de hidrocarburos con una distribución muy amplia de pesos moleculares, que van desde los gases hasta las ceras pasando por la gasolina, el keroseno y el gasóleo. La naturaleza y proporción de los productos depende del tipo de reactor y de catalizador. En general los procesos que operan a alta temperatura producen una mayoría de gasolinas olefínicas mientras que los de baja temperatura dan sobre todo gasóleos parafínicos. Siempre es necesaria una etapa ulterior de hidrotratamiento para que los productos alcancen la calidad exigida por el mercado. Plantas Fischer-Tropsch en el mundo[editar] Ubicación Empresa Fecha de arranque Origen del gas de síntesis Berlín (Alemania) Luftwaffe 1943 Hasta 2004: Carbón Desde 2004: Gas natural Secunda (Sudáfrica) Sasol Synfuels 1979 Carbón Bintulu (Malasia) Shell 1993 Gas natural Mossel Bay (Sudáfrica) PetroSA 1993 Gas natural "Oryx" (Qatar) Sasol Chevron y Qatar Petroleum 2007 Gas natural Escravos (Nigeria) Chevron y Nigeria NPC en construcción Gas natural "Pearl" (Qatar) Shell y Qatar Petroleum en construcción Gas natural Ordos (Mongolia Interior, China) Yitai en construcción Carbón Utilidad El gasoil obtenido mediante el proceso Fischer-Tropsch (abreviado FT) tiene las ventajas de apenas contener azufre (con lo cual respeta de forma natural las duras reglamentaciones en vigor en Europa) y tener un alto índice de cetano, gracias a su bajo contenido en aromáticos. Por ello, es un combustible con fácil salida al mercado. Sin embargo, tanto el gasoil como la gasolina y los otros productos FT pueden obtenerse de forma más sencilla y barata mediante el refino de petróleo. Las plantas FT son caras de construir y presentan toda una serie de problemas medioambientales. Su uso se justifica sólo si el petróleo es particularmente caro o escaso y se dispone de una fuente alternativa de hidrocarburos barata o cercana, por ejemplo: carbón, gas natural, desechos vegetales o residuos pesados de refinerías. La producción de gasolina y gasoil a partir de carbón vía el proceso FT sería positiva desde el punto de vista de la independencia energética para los países que disponen de carbón y no de petróleo, pero sería negativa en cuanto al impacto sobre el cambio climático. La emisión total de CO2 para el combustible obtenido de carbón via FT es aproximadamente dos veces superior a la del mismo tipo de combustible obtenido mediante refino de petróleo. El CO2 no es emitido en la reacción de FT en sí misma sino en la etapa previa de gasificación y en la posterior combustión del gas de síntesis no convertido. Si bien el proceso de gasificación teóricamente permite la captura y secuestro del CO2, a día de hoy (2006) aún no existe ninguna planta de gasificación a escala industrial que incluya esta opción. Sólo si se utiliza biomasa como materia prima puede el proceso FT alcanzar un nivel de emisiones de gases de efecto invernadero comparables o incluso inferiores a las del petróleo. El proceso FT no es la única vía para convertir carbón en combustibles líquidos. La alternativa principal es la licuefacción directa del carbón, que sufre de más o menos las mismas desventajas que la vía FT. En cuanto al FT a partir de gas natural, sólo es rentable económicamente si algún obstáculo impide la comercialización directa del gas. Ello ocurre por ejemplo en yacimientos pequeños situados lejos de los terminales de licuefacción. Proceso de Haber El proceso de Haber o proceso de Haber - Bosch es la reacción denitrógeno y hidrógeno gaseosos para producir amoníaco. La importancia de la reacción radica en la dificultad de producir amoníaco a un nivel industrial. Alrededor del 78,1% del aire que nos rodea es nitrógeno molecular, N2. El elementocomo molécula diatómica gaseosa es muy estable y relativamente inerte debido alenlace triple que mantiene los dos átomos fuertemente unidos. No fue sino hasta los primeros años del siglo XX cuando este proceso fue desarrollado para obtener nitrógeno del aire y producir amoníaco, que al oxidarse forma nitritos y nitratos. Éstos son esenciales en los ácido nítrico (HNO3) y fertilizantes (exemplo: nitrato de amonio(NH4NO3)). La reacción se logra realizar con un rendimiento aceptable, bajo condiciones de alta presión y  temperatura, y mediando un catalizador de hierro, potasio y óxidos de alumino. La reacción que ocurre en el proceso de Haber es la siguiente: N2(g) + 3H2(g) < -> 2 NH3(g) Esta reacción es exotérmica, es decir, se libera calor en el proceso. El hidrógeno utilizado en este proceso se obtiene a partir de gas natural o metano, que hacemos reaccionar con el vapor del agua, en la presencia de catalizadores, como por ejemplo el óxido de níquel. El hidrógeno obtenido se hace pasar por las camas de óxido de hierro, al mismo tiempo que el nitrógeno proveniente de la atmósfera. Para acelerar la reacción, se aumenta la presión (unas 500 atmósferas) y se eleva la temperatura a unos 500°C. Al ser una reacción exotérmica, se puede pensar que elevar la temperatura disminuye el rendimiento de la reacción, y efectivamente así es, pero como contrapartida, la velocidad de producción aumenta muchísimo,  y es por esta razón que el proceso se lleva a cabo en estas condiciones. Para acelerar aún más el proceso, se va condensando el amoníaco formado, y se retira de la cámara. De esta manera, el equilibrio se desplaza hacia la derecha, acelerando la formación de producto. El rendimiento de la reacción en estas condiciones es del 15 o 20%, pero los gases que no han reaccionado para formar amoníaco, se vuelven a procesar, repetidas veces, obteniéndose de esta manera una recuperación del 98%. Actualmente la mayoría del amoníaco producido a nivel industrial utiliza este proceso. El amoníaco producido se utiliza mayormente en la síntesis de fertilizantes, llegando a producirse más de 100 millones de toneladas de fertilizante al año. Relacionados Historia El proceso fue patentado por Fritz Haber. En 1910, Carl Bosch comercializó el proceso y aseguró aún más patentes. Haber y Bosch fueron galardonados con elNobel de Química en 1918 y 1931 respectivamente, por sus trabajos y desarrollos en la aplicación de la tecnología en altas presiones y temperaturas. El amoníaco fue producido utilizando el proceso Haber (a un nivel industrial) durante la Primera Guerra Mundial para su uso en explosivos. Esto ocurrió cuando el abasto de Chile estaba controlado casi en un 100% por los británicos. Metanacion Es una reacción reversible y depende de las condiciones de reacción , la mezcla de reacción final tendrá cantidades variables de los productos metano y vapor, asi como de las sustancias iniciales monóxido de carbono e hidrogeno. También es posible empezar con metano y vapor y en condiciones correctas, formar una mezcla que sea predominantemente monóxido de carbono e hidrogeno, el proceso se llama reformación de vapor