- Apresente um método de preparação industrial do hidrogênio importante para o Brasil.
Passo 1
O enunciado pede para apresentar um método de preparação industrial de hidrogênio que seja relevante no contexto do Brasil. O conteúdo principal aqui é química de processos industriais de gás — em especial, reforma a vapor de hidrocarbonetos leves (como o metano). Para resolver, vamos usar reações químicas balanceadas, falar de condições de temperatura, pressão e catalisadores, e situar a importância desse processo para a indústria brasileira.
Passo 2
O método mais difundido mundialmente — e também no Brasil — é a reforma a vapor do gás natural (que é basicamente metano,
). Numa primeira etapa, o metano reage com vapor d’água para gerar monóxido de carbono e hidrogênio:
Em seguida, aproveita-se o monóxido de carbono formado para produzir ainda mais hidrogênio, pela reação “water-gas shift”:
Em seguida, aproveita-se o monóxido de carbono formado para produzir ainda mais hidrogênio, pela reação “water-gas shift”:
Passo 3
Para que essas reações sejam eficientes, emprega-se:
- Altas temperaturas, típicas entre
e . - Pressões da ordem de
a bar (para aumentar a conversão). - Catalisador de níquel (Ni) suportado em alumina, que acelera a quebra das ligações C–H do metano sem ser consumido.
Após as duas etapas reacionais, o gás que sai contém
,
, traços de
e vapor. Para obter hidrogênio de pureza industrial ou alimentício, faz-se purificação por adsorção por variação de pressão (PSA, do inglês Pressure Swing Adsorption), onde o
e outros componentes ficam retidos, liberando
com pureza acima de
.
Passo 4
No Brasil, esse processo é estrategicamente relevante porque:
– Há grandes reservas e infraestrutura de gás natural (Petróleo e Gás).
– Gera hidrogênio em larga escala para refino de petróleo (dessulfurização) e produção de amônia (fertilizantes).
– É atualmente o método mais econômico e maduro, aproveitando a malha de gasodutos e terminais de liquefação existentes.
– Há grandes reservas e infraestrutura de gás natural (Petróleo e Gás).
– Gera hidrogênio em larga escala para refino de petróleo (dessulfurização) e produção de amônia (fertilizantes).
– É atualmente o método mais econômico e maduro, aproveitando a malha de gasodutos e terminais de liquefação existentes.
Resposta
O método de reforma a vapor do gás natural consiste basicamente em:
sob altas temperaturas
, pressão (
bar) e catalisador de níquel, seguido de purificação por PSA. Esse processo é o principal na indústria brasileira de hidrogênio, pois aproveita nossas reservas de gás natural, abastece refinarias e a produção de amônia para fertilizantes.