CinÃtica do processo de reforma catalÃtica do metano com diÃxido de carbono. aplicaÃÃo à modelagem e simulaÃÃo da operaÃÃo em reator de leito fluidizado

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DATA DE PUBLICAÇÃO

2004

RESUMO

O processo de reforma do gÃs natural (GN) com diÃxido de carbono apresenta grande potencial para a indÃstria quÃmica e o meio ambiente, podendo ser utilizada como sistema de transformaÃÃo e armazenamento de energia limpa, devido a sua reversibilidade e endotermicidade. AlÃm de fornecer a melhor matÃria-prima para a indÃstria de sÃntese, por sua alta seletividade em hidrogÃnio e monÃxido de carbono (H2+CO), na razÃo de 1:1, esta proporÃÃo do gÃs de sÃntese conduz à mais recomendada fraÃÃo de alimentaÃÃo para a produÃÃo de oxo-Ãlcoois, e combustÃveis isentos de enxofre e nitrogÃnio. A presente pesquisa coloca enfoque sobre a transformaÃÃo do metano com diÃxido de carbono em presenÃa de catalisador de nÃquel. O catalisador utilizado foi preparado atravÃs da metodologia de impregnaÃÃo por via Ãmida, tendo como sal precursor, o nitrato de nÃquel hexa-hidratado. Os testes e anÃlises de atividade catalÃtica foram realizados em micro reator de leito fixo, com massa de catalisador de 0,13g, mistura reacional de CH4:CO2:Ar (1:1,5:7,5), variando sua vazÃo volumÃtrica de 200cm3/min a 900cm3/min, sob condiÃÃes atmosfÃricas, nas temperaturas de 1023,15K, 1073,15K e 1123,15K. Os produtos da reaÃÃo de reforma (CO, H2, H2O) conduziram à conversÃo do metano em torno de 98,12%, e de 84,21% em relaÃÃo ao diÃxido de carbono. As avaliaÃÃes cinÃticas experimentais foram interpretadas por um modelo cinÃtico com base no mecanismo composto pelas etapas de decomposiÃÃo catalÃtica heterogÃnea do metano (I), reaÃÃo reversa de gÃs shift homogÃnea (II) e reaÃÃo reversa de Boudouard heterogÃnea nÃo catalÃtica (III). Os ajustes destes modelos Ãs evoluÃÃes cinÃticas dos reagentes e produtos do processo, fornecem valores das constantes cinÃticas e de adsorÃÃo nas etapas de reaÃÃes nas trÃs temperaturas praticadas, permitindo a quantificaÃÃo das energias de ativaÃÃo (EaI = 242,66 kJ/mol, EaII = 350,08 kJ/mol, EaIII = 115,86 kJ/mol, e KadI(2023,15K) = 6,46x10-3 m3/mol, KadI(1073,15K) = 2,42x10-3 m3/mol, KadI(1123,15K) = 1,12x10-3 m3/mol). As avaliaÃÃes cinÃticas permitiram o estabelecimento de previsÃo de operaÃÃo do processo de reforma do metano com diÃxido de carbono em reator de leito fluidizado projetado e instalado. A utilizaÃÃo de um modelo heterogÃneo unidimensional, do tipo Kunii-Levespiel (1969); Van Deemter (1961) para um reator de leito fluidizado borbulhante, permitiram simulaÃÃes retratando perfis de concentraÃÃo dos reagentes (CH4+CO2) e dos produtos (CO+H2), destacando-se os efeitos da temperatura

ASSUNTO(S)

reforma catalÃtica engenharia quimica catalytic reforming gÃs natural leito fluidizado natural gas fluidized bed. kinetic methane cinÃtica metano

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