El craqueo de amoníaco es un proceso químico que separa el amoníaco en nitrógeno e hidrógeno, requiriendo temperaturas elevadas y el empleo de catalizadores.

Si bien se utiliza en una variedad de procesos industriales, el craqueo de amoníaco está ganando interés recientemente porque aporta ventajas prácticas para almacenar y transportar hidrógeno a grandes distancias, una fuente de energía limpia que se utiliza cada vez más en todo el mundo.

A diferencia del hidrógeno, el amoníaco resulta sencillo de almacenar en forma líquida, y la infraestructura existente en la industria agrícola permite el transporte de grandes volúmenes y su extrapolación a otras industrias.

Una vez que el amoníaco se transporta a su destino, se puede convertir en hidrógeno mediante craqueo de amoníaco. El hidrógeno resultante se emplea en pilas de combustible como una alternativa  a los combustibles fósiles.

Ventajas de los reguladores Equilibar® para el craqueo de amoníaco

En el proceso de craqueo de amoníaco, el amoníaco se calienta a una temperatura elevada en presencia de un catalizador metálico. Tras esto, la molécula de amoníaco se descompone en nitrógeno e hidrógeno.

Los reguladores Equilibar® resultan idóneos para gestionar la presión en estos sistemas por varias razones:

En un primer lugar, los reguladores de contrapresión (BPR) Equilibar se pueden configurar para soportar altas temperaturas mediante juntas tóricas de elastómero (hasta 327 °C), juntas de grafito (hasta 450 °C) y anillos en C metálicos (hasta 648 °C).

Los dispositivos Equilibar se pueden configurar para operar con productos químicos corrosivos, lo que representa un beneficio en aplicaciones con amoníaco.

El diseño de múltiples orificios de los BPR de Equilibar resulta óptimo para el manejo de caudales multifase (líquido y gas), como puede ocurrir en el craqueo de amoníaco; al ser pilotados neumáticamente facilita la automatización del sistema.

Pese a su atractivo potencial como reserva de energía sin emisiones, almacenar y trasladar hidrógeno sigue siendo un reto. Habitualmente se utiliza transporte en camiones tubulares que llevan hidrógeno en estado gaseoso a alta presión en cilindros especializados o mediante almacenamiento criogénico para conservarlo en estado líquido.

El amoníaco representa una opción interesante para el traslado y la reserva de hidrógeno. Su almacenamiento en estado líquido es sencillo y la infraestructura desarrollada en sector agrícola permite el transporte de grandes volúmenes. En destino, el amoníaco se transforma en hidrógeno a través del craqueo.

Regulador de contrapresión de alta temperatura

Uso de reguladores Equilibar en el craqueo de amoníaco para obtener hidrógeno

Durante el craqueo, el amoníaco se calienta a temperaturas de 600 a 950 °C en presencia de catalizadores metálicos, descomponiéndose en nitrógeno e hidrógeno. Los reguladores Equilibar® resultan idóneos para gestionar la presión en estos sistemas.

Una configuración habitual en el craqueo de amoníaco asemeja un sistema de pirólisis, donde parte del hidrógeno generado se reinyecta en el quemador que suministra calor al reactor, según se ilustra en el esquema siguiente.

Aunque la mayoría de las válvulas de control situadas aguas abajo no soportan la temperatura de reacción completa, las BPR de Equilibar ofrecen opciones que permiten su uso en condiciones de alta temperatura mediante juntas tóricas de elastómero (hasta 327 °C), juntas de grafito (hasta 450 °C) y anillos en C metálicos (hasta 648 °C).

Otro reto en el diseño de la válvula es la corriente de gas del reactor, que puede incluir trazas de amoníaco no descompuesto. Para emplearse aguas abajo como regulador de contrapresión (BPR) o válvula de control de flujo, el diseño sencillo de Equilibar permite que los sellos blandos (diafragma y juntas tóricas) se ajusten con facilidad a los requisitos de compatibilidad química.

Es posible que se presenten gotas de amoníaco líquido en la corriente de gas, lo que suele generar variaciones de presión en válvulas tradicionales de asiento único. No obstante, el diseño con múltiples orificios de las válvulas Equilibar posibilita un control estable en aplicaciones con flujos de dos fases (líquido y gas) exigentes.

Los BPR de Equilibar se integran con un regulador de presión electrónico, como el modelo PCD de Alicat Scientific, que gestiona la presión de referencia sobre el diafragma, permitiendo un control estable y monitorización remota sin intervención manual.

Controlador de doble válvula PCD de Alicat pilotando un regulador de contrapresión de Equilibar

Aplicación destacada: craqueo de amoníaco en buques portacontenedores

Cada vez se utiliza con mayor frecuencia la conversión de amoníaco a hidrógeno en grandes buques portacontenedores. El hidrógeno obtenido mediante el craqueo se emplea para generar energía eléctrica mediante pilas de combustible o se inyecta en motores diésel, reduciendo tanto las emisiones de carbono como el consumo de diésel.

Las válvulas Equilibar se utilizan en bancos de pruebas para celdas de combustible e inyectores, y en sistemas integrales de producción, ofreciendo los mismos beneficios que las válvulas de control convencionales.

Cinco beneficios de emplear válvulas Equilibar en el craqueo de amoníaco:

1. Operatividad a temperaturas elevadas, hasta 648 °C con sellos metálicos completos.
2. Diversidad en opciones de sellado para ambientes corrosivos.
3. Rendimiento en el manejo de flujos mixtos (líquido y gas) manteniendo la precisión.
4. Un rango de Cv operativo superior al de válvulas de control convencionales.
5. Mantenimiento simplificado y menor número de componentes internos en comparación con las válvulas de control convencionales, lo que se traduce en un costo de propiedad reducido durante su vida útil.

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