Avaliação do processo de reforma seca do metano em reator de membrana

Abstract

O desenvolvimento do processo de reforma do metano com dióxido de carbono abordado na presente pesquisa recorre à ação do catalisador de níquel suportado em alumina, disposto em reator de leito fixo com membrana seletiva para hidrogênio associada. Atividade e estabilidade do sistema de níquel (50mg), foram avaliadas através de contato catalisador com uma mistura gasosa de composição em razões molares de alimentação CH4/CO2/Ar (10%/40%/50%), a uma vazão total fixa de 100 cm3/min, operando-se na faixa de temperatura de 1.023 K e 1.073 K, sob pressão de 1,0 bar. A reação de Boudouard (C+CO2→2CO) foi utilizada como base para a regeneração do catalisador de níquel, sob coqueamento, tendo-se observado retomadas de níveis de conversão do metano e de produção de hidrogênio. Operações em reator de membrana, na linha de desenvolvimento do processo, com 2 g de catalisador de níquel (3,31% em massa suportado em alumina), utilizaram uma mistura de reagentes em razões molares CH4/CO2/Ar (40,50%/14,00%/45,50%), com uma vazão total de 110 cm3/min , aplicando-se as temperaturas de 773 K, 823 K e 873 K, sob pressão de 1,0 bar. O processo de reforma seca do metano com dióxido de carbono foi operado em reator de leito fixo de membrana com permeação de hidrogênio, evidenciando uma importante conversão do metano com um rendimento em hidrogênio elevado. A 873 K, sob 1,0 bar de pressão, converteu-se neste sistema 35% de metano rendendo 47% de hidrogênio, significando aumentos de conversão em cerca de 83 % e de rendimento em hidrogênio de mais de 100%, em relação às operações em leito fixo sem permeação. Modelagem e simulações foram elaboradas a partir da cinética já ajustada, permitindo simulações retratando perfis de concentração dos reagentes (CH4 + CO2) e produtos (H2 + CO) com e sem permeação do hidrogênio através da membrana Pd-Ag, destacando-se os efeitos da temperatura