El reformado con vapor es un proceso donde reacciona vapor a alta temperatura y presión con los hidrocarburos en presencia de un catalizador de base metálica, y se produce un gas de síntesis. Mientras el reformado tradicional sigue alimentando nuestra industria a pesar de generar altas emisiones, una revolución silenciosa está redefiniendo el mapa energético mundial. No se trata sólo de cambiar una molécula, sino de pasar de una economía de extracción a una de creación ilimitada y sostenible.
Esta tecnología también es conocida con el termino ingles de Steam methane reforming (SMR). El reformado con vapor se desarrolla en un reactor (reformador), (hidrógeno y monóxido de carbono). Posteriormente suele haber dos etapas de WGS para obtener más H2 (y principalmente CO2) y una etapa final de purificación de H2.
El reformado con vapor de hidrocarburos ligeros se realiza mediante un proceso alotérmico. Este tipo de procesos necesita un aporte de calor exterior. Se realiza en reactores tubulares en presencia de llama. Esta es generada mediante mecheros adecuadamente dispuestos para conseguir la transmisión del calor uniforme por radiación dentro de la cámara de combustión. Este proceso se emplea en la fabricación de combustible de hidrógeno, aunque actualmente se pretende reducir la contaminación con energías renovables.
Los reactores en el reformado con vapor
Estos reactores se denominan generalmente hornos. Los tubos son rectos y se disponen verticalmente colgados por su parte superior de modo que puedan dilatarse y fluir hacia abajo libremente. Están rellenos del catalizador de níquel, en aglomerados con forma de anillos raschig de 5/8″. Este catalizador se envenena irreversiblemente con el H2S, por lo que la alimentación debe estar previamente desulfurada.
A través de unos colectores de alimentación se introduce la mezcla de gas con vapor de agua previamente calentada en unos tubos dispuestos en los conductos de los gases de combustión del horno. El vapor de agua se introduce en exceso para evitar que se produzcan incrustaciones de coque en el interior de los tubos según las reacciones secundarias:
CO + H2 → C + H2O CH4 → C + 2 H2 2 CO → C + CO2 |
El vapor de agua en exceso gasifica los depósitos de coque según de reacción anterior del gas de agua, eliminandolos. De no ser así, el catalizador se ensuciaría y la transmisión del calor sería menor. Además, subiría la temperatura de la pared de los tubos de acero, lo que implica un riesgo de rotura.
Para asegurar la resistencia mecánica de los tubos a lo largo del tiempo es importante que la temperatura de su pared no sobrepase un valor límite, que está situado alrededor de los 1.000 ºC. El flujo de calor radiante que reciben las paredes de los tubos suele ser del orden de 215-245 MJ/h m2 . La velocidad aparente de los gases por su interior es muy alta, concretamente está entre 5 y 7 m/s. El motivo es lograr que el coeficiente de película interior sea lo mayor posible.
El combustible quemado en los mecheros es gas natural. En ocasiones, se emplea nafta. La posición de los mecheros puede ser distinta. Aunque, lo ideal es lograr la distribución más homogénea del calor. Para ello, se debe evitar las sombras en la radiación de la llama.
¿Se puede generar hidrógeno a partir de reformado de gas natural?
El hidrógeno puede ser producido a partir de metano en gas natural utilizando vapor de agua alta temperatura. Este proceso es uno de los más empleados para la producción de hidrógeno. Se le conoce como reformado de metano con vapor de agua. Hay otro método, denominado oxidación parcial, que produce hidrógeno al quemar metano en el aire. Ambos métodos producen “gas de síntesis”, el cual se hace reaccionar con agua para producir más hidrógeno.
El gas de síntesis es un gas producido a partir de materiales ricos en carbono, como el carbón, la hulla, el coque, la nafta o la biomasa. Syngas se utiliza como fuente de hidrógeno y combustible.
También se utiliza para reducir directamente el mineral de hierro a hierro esponja. Los usos químicos incluyen la producción de metanol, que es un precursor del ácido acético y muchos acetatos; combustibles líquidos y lubricantes en el proceso Fischer-Tropsch, y anteriormente en el proceso Mobil de metanol a gasolina; amoníaco en el proceso Haber Bosch, que convierte el nitrógeno atmosférico (N2) en amoníaco utilizado como fertilizante.
El proceso del reformado de gas natural
El reformado de gas natural es un proceso crucial en la producción de hidrógeno y la generación de gas de síntesis para aplicaciones industriales. Este proceso implica la conversión de metano (CH4) en hidrógeno (H2) y dióxido de carbono (CO2). El principal componente del gas natural se transforma mediante reacciones químicas controladas a altas temperaturas.
El proceso de reformado de gas natural puede dividirse en dos principales métodos: el reformado con vapor (steam reforming) y el reformado con aire (partial oxidation).
El reformado con vapor (steam reforming)
En el reformado con vapor, el gas natural se mezcla con vapor de agua y se somete a altas temperaturas (aproximadamente 700-1000°C) en presencia de un catalizador. El catalizador más habitual es óxido de níquel (Ni).
En esta reacción, el metano reacciona con el vapor de agua según la siguiente ecuación:
CH4 + H2O → CO + 3H2
La producción de hidrógeno se ve favorecida por la eliminación del CO2 y el mantenimiento de un exceso de vapor de agua para desplazar el equilibrio hacia la formación de hidrógeno. El gas de síntesis resultante contiene hidrógeno, monóxido de carbono y dióxido de carbono.
El reformado con aire (partial oxidation)
En el reformado con aire, el gas natural también se mezcla con aire. A continuación, se somete a temperaturas más elevadas que el anterior proceso. Habitualmente se encuentran en el rango de los 1200 a 1400°C. Entonces, se provoca un proceso de oxidación parcial.
La mezcla de monóxido de carbono e hidrógeno provoca la siguiente reacción:
CH4 + 1/2O2 → CO + 2H2
El reformado con aire tiene la ventaja de ser un proceso más rápido y menos costoso en términos de requisitos de calor. Sin emabargo, produce una mezcla gaseosa con una proporción significativa de monóxido de carbono. Por eso, suele requerir etapas adicionales de purificación para eliminar el CO indeseado.
El proceso de reformado con vapor autotérmico
Una variante del reformado con vapor es el proceso de reformado con vapor autotérmico. Este se lleva a cabo en un reactor a presión con un lecho de catalizador. Se hace pasar la mezcla de gas y vapor de agua junto con oxígeno de origen criogénico. También, se produce gas de síntesis para la fabricación de amoníaco y aire comprimido. La combustión de una parte del gas con el oxígeno genera el calor necesario para las reacciones que se producen en el reformado.
Fabricación de componentes con reformado de vapor
En la fabricación de amoníaco, se dispone un horno de reformado seguido de otro autotérmico. En otras palabras, se emplea un reformador primario y otro secundario. Se introduce el gas saliente del primario y una nueva aportación de gas de alimentación y aire. Así se introduce el nitrógeno necesario para mantener la relación deseada de 3 a 1 entre el H2 y el N2. El gas con destino a la fabricación de amoniaco es necesario convertir el CO en CO2 en lo posible. De esta forma, se produce más hidrógeno y se aumenta el rendimiento del gas de alimentación. Ello se realiza en un reactor con dos lechos de catalizador y un enfriamiento intermedio del gas.
En todo caso, el CO2 debe ser eliminado finalmente en una unidad de descarbonatación absorbiéndolo con una solución de carbonato potásico a presión, que pasa a bicarbonato y luego se regenera mediante aporte de calor y bajando la presión, según la reacción reversible.
CO2 + H2O + K2 CO3 ⇒ Q ⇒ 2 KH CO3
En la fabricación de metanol, se mantiene una relación de 2 a 1 entre el H2 y el CO. Por ese motivo, no se somete el gas reformado a un “shift conversion” adicional.
Más componentes útiles para la industria
Además del amoniaco, el hidrógeno y metano, los componentes más habituales que emplean enl reformado de vapor en su fabricación son: el mónoxido de carbono, el dióxido de carbono y el gas de síntesis.
El monóxido de carbono (CO) puede considerarse un subproducto. Sin emabargo, es un componente importante en la síntesis de diversos productos químicos, como metanol, ácido acético, y varios plásticos y resinas.
El dióxido de carbono también es un subproducto. Tiene cierto valor en aplicaciones industriales, como en la industria alimentaria para la carbonatación de bebidas y la producción de hielo seco.
El gas de síntesis es un precursor clave en la producción de una amplia gama de productos químicos. Destaca su utilización en la fabricación de alcoholes y otros compuestos orgánicos. También, se usa en la producción de combustibles como hidrocarburos.
Últimos avances en reformado con vapor
Los avances más relevantes en reformado con vapor están orientado sobre todo a producción de hidrógeno “bajo en carbono”. Las nuevas investigaciones se centran en nuevos catalizadores, integración con captura de CO₂, operación intensificada y alimentación con biocombustibles/etanol.
Un ejemplo en esta línea es el reformado con vapor “sorption enhanced” (SE‑SR/SE‑SMR). Este proceso combina el reactor de reformado con un sorbente sólido (típicamente CaO), que captura CO₂ in situ, desplazando el equilibrio hacia más hidrógeno (H₂) y permitiendo alta pureza en un solo paso.
Otro caso interesante, lo encontramos en la variante: “Sorption enhanced chemical looping steam reforming”. Este proceso incorpora óxidos metálicos (por ejemplo NiO), que reducen los requerimientos térmicos y liberan una corriente de CO₂ lista para la captura durante la regeneración. Los textos cientificos indican que se obtienen mayores conversiones de CH₄ a ~650–700 °C.
3 razones para apostar por el reformado de vapor con electrólisis
Históricamente, el hidrógeno ha sido el «gigante invisible» de la industria. Sin embargo, el 95% de su producción actual depende del reformado de metano con vapor (SMR), un proceso que, aunque eficiente en costes térmicos, libera grandes cantidades de CO2. En la era de la descarbonización, seguir dependiendo de los combustibles fósiles para generar un vector energético es un contrasentido técnico y ambiental.
Aquí es donde el Hidrógeno Verde cambia las reglas del juego. A diferencia del reformado, que fractura la molécula de metano (CH4), la electrólisis utiliza electricidad proveniente de energías renovables para separar la molécula de agua (H2O). Este cambio de paradigma ofrece tres ventajas críticas para la transición energética:
Sostenibilidad industrial: Mientras el reformado genera «hidrógeno gris», la electrólisis produce un vector con huella de carbono cero, esencial para sectores difíciles de abatir como la siderurgia (acero verde) y la producción de fertilizantes.
Independencia de los combustibles fósiles: Al utilizar el agua y el sol o el viento como insumos, los países pueden producir su propio combustible. Así, se elimina la volatilidad de los precios del gas natural asociada al reformado tradicional.
Almacenamiento de energía excedente: El hidrógeno verde actúa como el puente perfecto. Permite capturar el exceso de producción de parques eólicos y solares que, de otro modo, se perdería, convirtiéndolo en un activo energético almacenable a gran escala.
Estamos ante una evolución necesaria. El reformado cumplió su función en el siglo XX, pero la sostenibilidad industrial del siglo XXI exige procesos que no solo sean eficientes, sino circulares. La tecnología de electrolizadores está escalando a una velocidad sin precedentes, reduciendo costes y posicionando al hidrógeno no solo como un gas industrial, sino como el vector energético definitivo para un planeta neutro en carbono.
Actualizado en: 06/05/2026
