ANÁLISIS DEL USO DE TECNOLOGÍAS AVANZADAS PARA PURIFICACIÓN DE HIDRÓGENO EN REFORMADO DE METANO CON VAPOR: PSA VS. TECNOLOGÍA DE MEMBRANAS

Abstract

Este Trabajo de Fin de Grado analiza comparativamente tecnologías de purificación de hidrógeno aplicadas a una corriente procedente de un proceso de reformado de metano con vapor (SMR) acoplado a doble etapa Water Gas Shift (WGS). Se desarrolla y optimiza en Aspen Plus V15 el modelo completo de la planta base, seleccionando condiciones coherentes con la práctica industrial (1100 ºC, 20 bar y relación vapor/carbono S/C = 3) y modelando la etapa WGS en dos niveles térmicos para incrementar el contenido de H¿ del syngas, alcanzando una producción final del orden de 60 kg/h.

Sobre esta corriente base se comparan cuatro esquemas de separación: una unidad PSA y tres membranas selectivas (polimérica Matrimid, cerámica SAPO-34 y metálica Pd-Ag). La PSA se representa mediante un modelo simplificado de comportamiento industrial, mientras que las membranas se modelan con ecuaciones de transporte basadas en permeancia y diferencia de presión parcial, realizando estudios paramétricos del compromiso área-presión. Los resultados muestran diferencias cuantitativas claras: PSA alcanza 99,94% de pureza con 88% de recuperación; Matrimid 93,33% y 80% con gran área y alto coste; SAPO-34 presenta pureza limitada (87,65%) pese a área/coste muy bajos; y Pd-Ag logra 100% de pureza con 90% de recuperación, con área moderada, a costa de operar a 500 ºC. Se concluye que la elección tecnológica depende del equilibrio entre pureza-recuperación, condiciones operativas, superficie requerida y coste, y se plantea el potencial de configuraciones híbridas.