Caracterização operacional do reator gás-sólido de leito fluidizado e aplicação as processo catalítico de reforma do metano com dióxido de carbono

Abstract

O processo de reforma catalítica do metano com dióxido de carbono produzindo gás de síntese foi desenvolvido e avaliado em reator de leito fluidizado recorrendo-se à atividade do catalisador formulado Ni(4,9% em massa)/γ-Al2O3; 250 g). O sistema operacional foi previamente caracterizado quanto às suas características físicas envolvendo avaliações experimentais de perdas de carga (cerca 30,0 kPa), velocidade mínima de fluidização1073 K, obteve-se o valor de umf = 0,42 cm/s e estimações dos parâmetros representativos dos comportamentos das fases gasosa via DTR e sólida via radiação gama. Foram quantificadas no gás a porosidade de bolha do leito  0,80 B  , a constante de equilíbrio de adsorção do metano KA = 36,5 x 10-5 m3/kg e o coeficiente global de transferência de massa gás-sólido KBE = 147,3 min-1; e referente ao sólido, com atenuações linear e mássica de μ = 1,47 cm-1 e μm= 1,84 cm2/g, foram indicados decréscimos de porosidade (0,25 – 0,16) e densidade do sólido ao longo do leito (0,7 – 0,43). Operações reativas isotérmicas atingindo regimes estacionários foram conduzidas alimentando-se os reagentes em mistura com argônio (CO2/CH4 = 5,00, 3,00, 1,00, 0,70 v/v, tempo espacial na faixa de 16,70 - 21,40 gcat.s.cm-3) à 1073 K, sob 1.0 bar. Predições segundo o modelo de duas fases em leito fluidizado borbulhante, contendo os parâmetros físicos e cinéticos estimados, proporcionaram simulações dos perfis de concentração dos componentes do processo, convergindo para validações frente à operacionalização em reator de leito fluidizado. As simulações decorrentes resultaram, a uma razão molar de alimentação CO2/CH4 = 5,0, tempo espacial de 21,40 gcat.s/cm3, conversões 74% do metano e 81% do dióxido de carbono,e rendimentos de 57% do hidrogênio e 23% do monóxido de carbono.