PETROQUÍMICA BÁSICA Gas de Síntesis

SINTESIS DE METANOL En un principio, el metanol se obtenía a través de procesos de destilación destructiva de la madera, concretamente de las astillas de ésta. Debido al origen inicial de dicha materia prima, se le dio el nombre de alcohol de la madera. El proceso trata en destilar la madera sin encontrarse en presencia de aire a una temperatura de 400ºC, lo que provoca la formación de gases combustibles como el H2 o el CO, entre otros. En la actualidad todo el metanol que se produce a nivel mundial, se produce a través de un proceso de tipo catalítico, partiendo del monóxido de carbono y del hidrógeno. Dicha reacción química utiliza temperaturas y presiones altas, y se suelen necesitar reactores a nivel industrial bastante grandes y complejos.

Esta reacción tiene lugar a una temperatura que oscila entre 300 y 400 ºC, trabajando a presiones de entre 200 y 300 atm, en presencia de catalizadores como puede ser el ZnO por ejemplo. El gas de la síntesis, el CO + H2, se puede conseguir de diferentes maneras. Los procesos de producción se diferencian entre sí precisamente por la forma de obtenerlos. En la actualidad el proceso que se usa con mayor amplitud para obtener dicho gas, es partiendo de la combustión parcial de gas natural encontrándose en presencia de vapor de agua. Cuando la materia prima es el carbón, el gas de síntesis se consigue directamente del bajo tierra, al romperse los pozos de carbón a través de explosivos. El carbón encendido produce calor y carbono suficientes, produciéndose gas de síntesis. A este proceso de síntesis se le conoce como, proceso in situ.

La estructura química del metanol es muy similar a la del agua, con la diferencia de que el ángulo del enlace C-O-H en el metanol (108.9°) es un poco mayor que en el agua (104.5°), porque el grupo metilo es mucho mayor que un átomo de hidrógeno.

En condiciones normales es un líquido incoloro, de escasa viscosidad y de olor y sabor frutal penetrante, miscible en agua y con la mayoría de los solventes orgánicos, muy tóxico e inflamable. El olor es detectable a partir de los 2 ppm. Es considerado como un producto petroquímico básico, a partir del cual se obtienen varios productos secundarios. Las propiedades físicas más relevantes del metanol, en condiciones normales de presión y temperatura, se listan en la siguiente tabla: De los puntos de ebullición y de fusión se deduce que el metanol es un líquido volátil a temperatura y presión atmosféricas. Esto es destacable ya que tiene un peso molecular similar al del etano (30 g/mol), y éste es un gas en condiciones normales

Los procesos más utilizados a nivel industrial son los procesos de la firma Lurgi Corp e Imperial Chemical Industries Ltd, pudiendo utilizar cualquiera de las alimentaciones posibles, es decir, gas natural, hidrocarburos en estado líquido o carbón. PROCESO LURGI Se conoce como proceso Lurgi, a un proceso que tiene lugar a baja presión con la finalidad de obtener metanol partiendo de hidrocarburos en estado gaseoso, o también líquidos y carbón. Dicho proceso se encuentra formado por distintas etapas, como el reforming o la destilación:

Tiene lugar la producción, diferenciada según el tipo de alimentación. Cuando la alimentación es de gas natural, el gas se desulfuriza antes de llegar a alimentar el reactor. En torno a la mitad de la alimentación entra en el primer reactor que se encuentra alimentado con vapor de agua. Dentro de dicho reactor tiene lugar una oxidación parcial de gas natural. De dicha manera se consigue Hidrógeno, CO y CO2, además de entorno a un 20% de CH4, que se conoce como residual. Gas natural + vapor de agua → CO + CO2 + H2, dicha reacción tiene lugar a 40 atm de presión y 780ºC de temperatura. El gas de síntesis, junto con el metanol residual, salen del reactor primero, mezclándose con la mitad restante de la alimentación. La mezcla de gases entra en el segundo reactor que se encuentra alimentado por oxígeno, donde se produce la siguiente reacción, que tiene lugar a unos 950ºC de temperatura: CH4 + CO + CO2 + O2 → CO + CO2 + H2 En cuanto a la síntesis, el gas de síntesis sufre una compresión de entre 70 y 100 atmósferas, precalentándose, y posteriormente pasa a alimentar el reactor de síntesis de metanol. El reactor de Lurgi, es un reactor de tipo tubular, formado por unos tubos llenos de catalizadores. el metanol gas que sale del reactor, debe ser purificado, por lo cual, en primer lugar éste pasa por un intercambiador de calor que hace bajar su temperatura, consiguiendo que se condense el metanol. A través de un separador, se separa el metanol, emitiéndose gases. El metanol cuando se encuentra en estado líquido sale del separador alimentando a una columna con vapor de agua a bajas presiones. Finalmente de la torre de destilación saldrá el metanol en condiciones normales.