Desenvolvimento de um novo catalisador monolítico à base de nanofibras de carbono para a produção de combustíveis limpos através da síntese de Fischer-Tropsch / Development of a new monolith catalyst based carbon nanofibers for produce clean fuel by Fischer-Tropsch synthesis

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DATA DE PUBLICAÇÃO

2009

RESUMO

A síntese de Fischer-Tropsch (FT) é um processo de conversão do gás de síntese em combustíveis limpos. A natureza dos produtos desta reação depende, principalmente, do catalisador empregado (Fe, Co, Ni, Ru...), e de suas temperatura e pressão. Problemas de difusão dos reagentes e produtos no leito catalítico são comuns, podendo causar a desativação dos catalisadores pela obstrução dos poros em suportes à base de óxidos (tradicionalmente usados), afetando também a seletividade da reação. Como esta reação é altamente exotérmica, é necessário ainda dissipar o calor gerado, evitando assim uma eventual sinterização da fase ativa do catalisador. Fica evidenciada então a necessidade do desenvolvimento de um novo suporte catalítico que minimize estes problemas. Neste trabalho, foi fabricado um suporte monolítico à base de nanofibras de carbono, crescendo estes materiais sobre a superfície de feltro de grafite, utilizando para tanto, o processo de vapor deposição, através da decomposição do etano. O estudo da atividade dos catalisadores Co/NFC e de suas seletividades em hidrocarbonetos líquidos na reação de FT foi efetuado através das metodologias de Planejamento de Experimentos e de Superfície de Respostas. As variáveis selecionadas foram: a pressão total (8 a 22 bar), a temperatura de reação (194 a 236°C), o tempo de contato (1 a 7 s) e a concentração da fase ativa (8 a 22 %). As respostas utilizadas pelo modelo foram a conversão do CO e o rendimento em hidrocarbonetos. Foi mantida a razão molar CO/H_2 igual a 2 em todos os experimentos. Os resultados dos ensaios experimentais mostraram que temperaturas e pressões mais elevadas, e maiores tempos de contato e teores metálicos favorecem a conversão de CO. No que se refere a seletividade em hidrocarbonetos líquidos, foi observado que o rendimento em gasolina (C_8-C_13) é favorecido principalmente por altas temperaturas e concentração de cobalto, enquanto que o tempo de contato deve permanecer em faixa intermediária (2 a 4_s). Por outro lado, a pressão desempenha pouca influência no rendimento desta fração. Já a fração diesel (C14-C19) é beneficiada por altas temperaturas e pressões, concentração de cobalto acima de 15 % e tempos de contato moderados (2 a 4_s). Nenhuma desativação foi observada quando do emprego dos catalisadores Co/NFC durante mais de 75 horas de reação. Um estudo comparativo preliminar foi efetuado empregando-se catalisadores 15 % Co/NFC e 15 % Co/Al2O3, fixando-se as demais condições reacionais em valores considerados ótimos para o primeiro material. Observou-se que o catalisador suportado sobre NFC apresentou uma conversão do CO cerca de três vezes superior àquela do material suportado sobre Al_2O_3. Os resultados promissores obtidos neste trabalho foram atribuídos às altas condutividade térmica e área superficial, a inércia química, a ausência de poros fechados e a hidrofobicidade das NFC.

ASSUNTO(S)

fischer-tropsch nanofibras de carbono cobalto hidrogenação de co combustíveis limpos fischer-tropsch carbon nanofibers cobalt co hydrogenation clean fuels

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