TÍTULO: EMPREGO DO DIÓXIDO DE CARBONO E METANO PARA PRODUÇÃO DE GÁS DE SÍNTESE (CO+H2)
AUTORES: Pacífico dos Santos, J.A. (UFS) ; Santos, E.J. (UFS) ; Luz, P.M. (UFS)
RESUMO:A reação de reforma do metano com dióxido de carbono foi realizada empregando-se
o catalisador de Ni(5%)/γ-Al2O3 em micro reator de quartzo do tipo leito fixo na
temperatura variando entre 750ºC a 850ºC, obtendo-se conversões da ordem de
99,95% de metano e 87,28% de dióxido de carbono, com formação de 59,00% de
monóxido de carbono e 40,38% de hidrogênio e rendimento de 80% em gás de síntese.
PALAVRAS CHAVES: Produção de gás de síntes; reforma do CH4/CO2 ; metano
INTRODUÇÃO:A disponibilidade crescente do gás natural oriundo da indústria petrolífera;
principal fonte de gás metano, bem como a necessidade de aproveitamento do
dióxido de carbono efluente industrial, principalmente, das unidades de
craqueamento catalítico do petróleo em reator de leito fluidizado (unidade de
FCC); da indústria sucro-alcooleira e das usinas termelétricas, pressionam a
comunidade científica no sentido da operacionalização de processos de
transformação destas espécies químicas. Produtos químicos de interesse comercial
e energético e de elevado valor econômico agregado compõem os resultados
potenciais envolvidos nas etapas do processamento de reforma do metano com
dióxido de carbono, cujo produto principal é o gás de sínte (CO+H2) com razões
estequiométricas de CO:H2=1:1, ideal para a síntese de metanol; gasolina
natural; oxo-álcois e síntese da amônia após a remoção do CO (NANDINE et al.,
2006; WURZEL, et al., 2000).
MATERIAL E MÉTODOS:As etapas de avaliação experimental da reforma do metano com CO2 foi realizada
em micro reator de quartzo, empregando uma massa de 0,13 g do catalisador de
Ni(5%)/γ-Al2O3 na s temperaturas de 750ºC, 800ºC e 850ºC, respectivamente. O
sistema reacional composto por diversos equipamentos é apresentado na Figura 1.
1 - cilindro do gás metano (CH4), principal reagente da reforma; 2 - cilindro do
dióxido de carbono (CO2); 3 - cilindro de gás diluente argônio (Ar); 4 -
conjunto de válvulas de controle de fluxo dos gases; 5 - conjunto dos
controladores de fluxo mássico de cada gás, marca Cole-Parmer; 6 – suporte de
teflon para o micro reator; 7 – forno, marca Lindberg Blue-M, programável, e com
emperatura máxima de 1.100ºC; 8 – micro o reator diferencial de quartzo; 9 –
misturador dos gases reagentes e do gás diluente; 10 - CG / TCD cromatografia a
gás, equipada com detector de condutividade térmica.
O catalisador de níquel suportado em gama alumina foi empregado para a reação de
reforma do metano com dióxido de carbono (CO2), em condições e pressão constante
de 1 atrm e razão de alimentação de CH4:CO2:Arg=(10:15:75) % nas temperaturas de
750ºC; 800ºC e 850ºC, respectivamente.
Figura 1. Sistema reacional da reforma do metano com dióxido de carbono.
O mecanismo reacional foi estabelecido com base nas reações de decomposição
catalítica do meyano, reversa de water gás shift e reação reversa de Boudouard,
reações 1 a 3, respectivamente.
CH4====C+2H2 (1)
CO2+H2===CO.H2 (2)
CO+C====2CO2 (3)
RESULTADOS E DISCUSSÃO:taxas de reações correspondentes às etapas reacionais foram descritas e
propostas de acordo com o consumo de metano, via reação catalítica heterogênea
de decomposição do metano segundo uma lei cinética do tipo Langmuir-Hinshelwood;
reação homogênea em fase gasosa e reversível reversa de gás-shift e reação não
catalítica heterogênea reversa de Boudouard na superfície do catalisador, 4, 5 e
6.
rCH4 = k1KCH4CCH4/(1+KCH4CCH4) 4
r2CO2 = k2(CCO2CH2-CCOCH2O/Keq2) 5
r3CO2 = k3(CCO-CCO2/Keq3) 6
Onde k1; k2 e k3 são as constantes cinéticas; Keq2 e Keq3 as constantes
cinéticas de equilíbrio e rCH4, rCO22 e rCO23 as taxas das reações 4, 5 e 6,
respectivamente.
CONCLUSÕES:As operações praticadas para o processo de reforma catalítica do CH4 com CO2 na
temperatura variando entre 750ºC a 850ºC sob pressão atmosférica atingiram
patamares de conversão dos reagentes da ordem de 99,95% de metano e 87,28% de
dióxido de carbono, com níveis de formação de 59,00% de monóxido de carbono,
40,38% de hidrogênio e 0,62% de água. As evidências experimentais observadas
permitiram o estabelecimento de uma proposta de mecanismo para o processo
catalítico de reforma do metano com CO2, a qual consistiu em três etapas
reacionais, a saber: decomposição catalítica heterogênea do metano
AGRADECIMENTOS: Os nossos agradecimentos são para o Laboratório de Processos e Tecnológicos da
Universidade Federal de Sergipe – (LPT-UFS)
REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICA:1 NANDINE, A.; PANT, K. K.; DINGRA, S. C. Kinetic study of the catalytic carbon dioxide reforming of methane to synthesis gas Ni-K/CeO2-Al2O3 catalyst. Appl. Catal., v. 308, p. 119-127, 2006.
2 WURZEL, T.; MALCUS, S.; MLECZKO, L. Reaction engineering investigations of CO2 reforming in fluidized-bed reactor. Chem. Eng. Sci., v. 55, p. 3955-3966, 2000.
