Gas di sintesi

Il gas di sintesi, detto anche syngas (neologismo sincretico dall'inglese synthetic gas) indica una miscela di gas, essenzialmente monossido di carbonio (CO) e idrogeno (H₂), con la presenza in quantità variabile anche di metano (CH₄) e anidride carbonica (CO₂).

A seconda dell'origine e degli utilizzi a cui sono destinati, le miscele CO/H₂ vengono denotate con diversi termini, quali: gas d'acqua, gas d'aria, gas di città, crack gas, gas di sintesi del metanolo e oxo gas.

Con lo stesso termine si indica anche la miscela di azoto (N₂) e idrogeno utilizzata per la sintesi dell'ammoniaca.

Produzione

Il syngas può essere prodotto in vari modi:

processo autotermico, fino agli anni cinquanta veniva utilizzato il coke (gas d'acqua), adesso si utilizza soprattutto il metano;
reforming del metano;

Processo autotermico

Il processo autotermico sfrutta idrocarburi gassosi o liquidi leggeri e si basa sulla reazione:

CH₄ + ½ O₂ → CO + 2 H₂

In realtà le reazioni che avvengono sono:

CH₄ + 2 O₂ → CO₂ + H₂O

CH₄ + H₂O → CO + 3 H₂

CH₄ + CO₂ → 2 CO + 2 H₂

C + H₂O → CO + H₂

La reazione viene condotta a 500 °C ed è necessaria una buona miscelazione dei reagenti per limitare la formazione di nero fumo. Terminata la reazione si raffreddano i gas velocemente per evitare cambiamenti nell'equilibrio, con acqua.

Processo di reforming

La reazione si divide in due fasi:

Reforming primario: CH₄ + H₂O → CO + 3 H₂

Reforming secondario

La miscela di gas ottenuta contiene CH₄ residuo, CO, H₂O e H₂. Viene fatta una postcombustione con aria alla fine della quale si ottiene una maggior concentrazione di CO e H₂ e una minor concentrazione di CH₄ residuo.

Processo di reforming autotermico

Separazione di syngas dai gas di coda di impianti ad acetilene

Utilizzi

combustibile, per generare energia elettrica attraverso l'uso di una comune turbina a gas, motore a ciclo diesel, o in modo diretto tramite le pile a combustibile (fuel-cells) di tipo DMFC;
reagente, ad esempio nel processo Fischer-Tropsch e per produrre metanolo, intermedio per la produzione di MTBE, in raffineria;
fonte di idrogeno, ad esempio per la sintesi di ammoniaca o per la produzione di energia elettrica mediante celle a combustibile a carbonati fusi.

Note

1 2 3 Weissermel-Arpe, p. 15.
↑ Sergio Carrà, Gas di sintesi, in Enciclopedia della scienza e della tecnica, Roma, Istituto dell'Enciclopedia Italiana, 2008. URL consultato il 4 novembre 2021.

Bibliografia

(EN) Klaus Weissermel, Hans-Jürgen Arpe, Charlet R. Lindley, Industrial organic chemistry, 4ª ed., Wiley-VCH, 2003, pp. 15-29, ISBN 3-527-30578-5.
Italo Pasquon, Lezioni di chimica industriale I (inorganica), Cooperativa Universitaria del Politecnico.

Voci correlate

Altri progetti

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Collegamenti esterni

(EN) Kara Rogers, syngas, su Enciclopedia Britannica, Encyclopædia Britannica, Inc.

(EN) synthesis gas, su Enciclopedia Britannica, Encyclopædia Britannica, Inc.
Gas di sintesi, su treccani.it.

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[WA15-1] 1 2 3 Weissermel-Arpe, p. 15.

[2] Sergio Carrà, Gas di sintesi, in Enciclopedia della scienza e della tecnica, Roma, Istituto dell'Enciclopedia Italiana, 2008. URL consultato il 4 novembre 2021.