Proceso Fischer-TropschElproceso Fischer-Tropsches unproceso qumicopara la produccin de hidrocarburos lquidos (gasolina, keroseno, gasoil y lubricantes) a partir degas de sntesis(COyH2). Fue inventado por los alemanesFranz FischeryHans Tropschen los aos 1920,ndice[ocultar] 1Qumica 1.1Reacciones 1.2Cintica 1.3Productos 1.4Reactores 2Plantas Fischer-Tropsch en el mundo 3Utilidad 4Historia 5Otras empresas activas en la investigacin y desarrollo de procesos Fischer-Tropsch 6Enlaces externos 7ReferenciasQumica[editar]Reacciones[editar]Las reacciones principales son:(Produccin deparafinas)(Produccin deolefinas)Se trata en ambos casos de reacciones muy exotrmicas, es decir, que liberan una gran cantidad de calor.Reacciones secundarias, indeseadas:(Produccin demetano)(Produccin dealcoholes)(Deposicin de carbono slido)La reaccin se lleva a cabo sobrecatalizadoresdecobaltoohierro. Para un buen rendimiento se requiere alta presin (tpicamente 20 - 30 bar) y temperatura (200 - 350C). Por encima de los 400C la formacin de metano resulta excesiva.Cintica[editar]Las reacciones principales de Fischer-Tropsch son en realidad reacciones depolimerizacin, consistentes en cinco pasos bsicos:1. Adsorcin de CO sobre la superficie del catalizador2. Iniciacin de la polimerizacin mediante formacin deradical metilo(por disociacin del CO e hidrogenacin)3. Polimerizacin por condensacin (adicin de CO y H2y liberacin de agua)4. Terminacin5. Desorcin del productoLa velocidad de reaccin est limitada por la cintica y en particular por el paso de polimerizacin por condensacin.La distribucin depesos molecularesen el producto puede ser predicho aproximadamente por elmodelo de Anderson-Schulz-Flory:

dondeWnes la fraccin en peso de producto conntomos de carbono yaes la probabilidad de crecimiento de cadena, funcin de las condiciones de reaccin (catalizador, temperatura, presin y composicin del gas).Productos[editar]El producto obtenido a la salida de un reactor de Fischer-Tropsch consiste en una mezcla de hidrocarburos con una distribucin muy amplia de pesos moleculares, que van desde los gases hasta las ceras pasando por la gasolina, el keroseno y el gasleo. La naturaleza y proporcin de los productos depende del tipo de reactor y de catalizador. En general los procesos que operan a alta temperatura producen una mayora de gasolinas olefnicas mientras que los de baja temperatura dan sobre todo gasleos parafnicos.Siempre es necesaria una etapa ulterior dehidrotratamientopara que los productos alcancen la calidad exigida por el mercado.Reactores[editar]A lo largo de la historia se han utilizado cuatro tipos principales dereactoresindustriales para desarrollar las reacciones FT: Reactor tubular en lecho fijo. Sasol denominaArgea su reactor de este tipo y lo opera a 220-260C y 20-30 bar. Reactor de lecho circulante (llamadoSyntholpor Sasol), operado a 350C y 25 bar. Produce sobre todo gasolina olefnica. Reactor de lecho fluidizado (Sasol Advanced Synthol), similar en operacin alSyntholpero de menor tamao para misma capacidad de produccin. Reactor "slurry", en el que el catalizador se encuentra en suspensin en un lquido (a menudo ceras producidas por la propia reaccin) en el cual se burbujea el gas de sntesis. Normalmente estos reactores trabajan a baja temperatura para producir un mximo de productos de alto peso molecular.Plantas Fischer-Tropsch en el mundo[editar]UbicacinEmpresaFecha de arranqueOrigen del gas de sntesis

Berln(Alemania)Luftwaffe1943Hasta 2004:CarbnDesde 2004:Gas natural

Secunda (Sudfrica)Sasol Synfuels1979Carbn

Bintulu(Malasia)Shell1993Gas natural

Mossel Bay (Sudfrica)PetroSA1993Gas natural

"Oryx" (Qatar)SasolChevronyQatar Petroleum2007Gas natural

Escravos (Nigeria)Chevrony Nigeria NPCen construccinGas natural

"Pearl" (Qatar)ShellyQatar Petroleumen construccinGas natural

Ordos(Mongolia Interior,China)Yitaien construccinCarbn

Datos actualizados a octubre de 2007Utilidad[editar]El gasoil obtenido mediante el proceso Fischer-Tropsch (abreviado FT) tiene las ventajas de apenas contenerazufre(con lo cual respeta de forma natural las duras reglamentaciones en vigor en Europa) y tener un altondice de cetano, gracias a su bajo contenido en aromticos. Por ello, es un combustible con fcil salida al mercado.Sin embargo, tanto el gasoil como la gasolina y los otros productos FT pueden obtenerse de forma ms sencilla y barata mediante elrefino de petrleo. Las plantas FT son caras de construir y presentan toda una serie de problemas medioambientales. Su uso se justifica slo si el petrleo es particularmente caro o escaso y se dispone de una fuente alternativa de hidrocarburos barata o cercana, por ejemplo:carbn,gas natural, desechos vegetales o residuos pesados de refineras.La produccin de gasolina y gasoil a partir de carbn va el proceso FT sera positiva desde el punto de vista de la independencia energtica para los pases que disponen de carbn y no de petrleo, pero sera negativa en cuanto al impacto sobre elcambio climtico. La emisin total deCO2para el combustible obtenido de carbn via FT es aproximadamente dos veces superior a la del mismo tipo de combustible obtenido mediante refino de petrleo. El CO2no es emitido en la reaccin de FT en s misma sino en la etapa previa de gasificacin y en la posterior combustin del gas de sntesis no convertido. Si bien el proceso de gasificacin tericamente permite la captura y secuestro del CO2, a da de hoy (2006) an no existe ninguna planta de gasificacin a escala industrial que incluya esta opcin. Slo si se utilizabiomasacomo materia prima puede el proceso FT alcanzar un nivel de emisiones de gases de efecto invernadero comparables o incluso inferiores a las del petrleo.El proceso FT no es la nica va para convertir carbn en combustibles lquidos. La alternativa principal es lalicuefaccin directa del carbn, que sufre de ms o menos las mismas desventajas que la va FT.En cuanto al FT a partir de gas natural, slo es rentable econmicamente si algn obstculo impide la comercializacin directa del gas. Ello ocurre por ejemplo en yacimientos pequeos situados lejos de los terminales delicuefaccin.Historia[editar]El proceso Fischer-Tropsch (abreviado FT) fue patentado por los alemanesFranz FischeryHans Tropschen 1925, llevado a escala piloto por vez primera porRuhrchemie AGen 1934 e industrializado en 1936. Experiment gran auge en laAlemania naziporque el estallido de laSegunda Guerra Mundialvolvi difcil el acceso a fuentes exteriores de petrleo mientras que el pas produca mucho carbn, convertible en gas de sntesis mediante el proceso degasificacin. El proceso FT tena un serio competidor en la lalicuefaccin directa del carbn, impulsada porIG Farben, que se desarroll an ms deprisa. A principios de 1944 el Reich produca a partir de carbn unos 124.000 barriles/da de combustibles, que suponan ms del 90% del keroseno de aviacin y ms del 50% del combustible total del pas ([1]). Esta produccin provena sobre todo de 18 plantas de licuefaccin directa pero tambin de 9 pequeas plantas FT, que aportaban unos 14.000 barriles/da.Japntambin hizo un gran esfuerzo por producir carburantes a partir del carbn. La va principal elegida por Japn fue lacarbonizacin a baja temperatura, proceso poco eficiente pero simple. No obstante, la empresa Mitsui compr una licencia del proceso FT a Ruhrchemie y construy tres plantas en Miike, Amagasaki y Takikawa, que nunca alcanzaron su capacidad nominal debido a problemas de diseo. En 1944 Japn produjo 114.000 toneladas de combustible a partir del carbn, pero slo 18.000 de ellas provinieron de las plantas FT.Entre 1944 y 1945 las plantas alemanas y japonesas fueron muy daadas por los bombardeos aliados y la mayora fueron desmanteladas despus de la guerra. Los cientficos alemanes que haban trabajado en el proceso FT fueron capturados por los americanos y siete de ellos enviados a trabajar en EE.UU. en el marco de laOperacin Paperclip. El programa estadounidense sobre la sntesis FT fue a su vez abandonado en 1953.A partir de los aos 1950 la tecnologa FT renaci en laSudfrica del apartheidque, para hacer frente a un embargo internacional de petrleo, recurri a sus grandes reservas de carbn. La empresa South African Synthetic Oil Ltd. (Sasol) fue fundada con el objetivo exclusivo de producir hidrocarburos lquidos a partir del carbn. Sasol desarroll sus propios procesos y construy un gran complejo FT enSasolburg(Sasol 1) en 1955. Dado el xito de esta planta, a principios de los aos 1980 otras dos plantas (Sasol 2 y Sasol 3) fueron inauguradas enSecunda. Hoy da (datos de 2003) Sasol produce el 41% de los combustibles de automocin consumidos en Sudfrica.Lascrisis del petrleode 1973 y 1980 empujaron a algunos pases y empresas occidentales a investigar de nuevo las fuentes alternativas de combustibles lquidos.Shellfue la que llev ms lejos el desarrollo, construyendo a principios de los 1990 una planta FT enBintulu(Malasia) basada en su propio proceso. En este caso el gas de sntesis no proviene de carbn sino del reformado de gas natural por lo que se habla deGas-to-Liquids, para distinguirlo delCoal-to-Liquidspracticado en Alemania y Sudfrica.En general los aos 1990 fueron una era de petrleo barato que fren la mayora de los desarrollos en fuentes alternativas al petrleo, entre ellos la sntesis FT. Al aumentar el precio del petrleo a partir de 2000, el inters ha renacido una vez ms y numerosas empresas anuncian nuevos desarrollos o proyectos industriales. El ms avanzado es el proyectoGas-to-Liquids"Oryx" en Qatar, basado en la tecnologa FT de Sasol, cuyo arranque est previsto para el verano de 2006.Otras empresas activas en la investigacin y desarrollo de procesos Fischer-Tropsch[editar] Syntroleum(Estados Unidos) Rentech(Estados Unidos) Axens(Francia) Davy(Reino Unido) Choren(Alemania) ICC(China) Statoil(Noruega) ExxonMobil(Estados Unidos)Enlaces externos[editar] Fischer-Tropsch.org, base de documentos desde 1920 hasta la actualidad (en ingls)Referencias[editar] Mateos Quiroga, Daniel y otros (Junio 2006). Nuevas tecnologas y productos basados en el gas de sntesis.Cuadernos de Energa(n13). Li, Yong Wang:"Clean Diesel Production from Coal Based Syngas via Fischer-Tropsch Synthesis: Technology Status and Demands in China", ponencia presentada en laInternational Pittsburgh Coal Conference, 2004. Williams, Robert H. (Diciembre 2003). A comparison of direct and indirect liquefaction technologies for making fluid fuels from coal.Energy for Sustainable Developmentvolumen VII(n 4). Spath, P.L. y Dayton, D.C.:Preliminary Screening Technical and Economic Assessment of Synthesis Gas to Fuels and Chemicals with Emphasis on the Potential for Biomass-Derived Syngas, informe del National Renewable Energy Laboratory (EE.UU.). Diciembre de 2003.