Avaliação dos processos de reforma dos componentes do gás natural com dióxido de carbono

Abstract

Empreenderam-se transformações do etano e propano, componentes adicionais ao metano no gás natural, para gás de síntese via reforma seca com dióxido de carbono na presença do catalisador de Ni(3,92% em massa)/γ-Al2O3. As operações dos processos foram realizadas em um micro reator de leito fixo, utilizando-se uma massa de catalisador de 0,080g, nas temperaturas de 750ºC e 800ºC, sob pressão atmosférica. Diferentes vazões de alimentação foram empregadas, mantendo-se a seguinte proporção: Ar:CO2:C2H6 = 75%:20%:5% e Ar:CO2:C3H8 = 75%:22,5%:2,5%. Misturas efluentes do reator apresentaram em suas composições CO, H2, H2O, CH4 e C2H4. Com base nas evidências experimentais observadas foram propostas leis cinéticas das etapas reacionais dos processos de reforma, etano-CO2 e propano- CO2. Nas condições operacionais aplicadas conversões máximas de etano de 32,77% e 74,74%, e máximas de propano de 51,12% e 96,04%, foram obtidas para as temperaturas de 750ºC e 800ºC, respectivamente. As etapas reacionais envolvidas no processo etano-CO2 e propano- CO2 envolvem a decomposição catalítica heterogênea do etano, decomposição catalítica heterogênea do propano, reação reversa de Boudouard, consumo de hidrogênio e monóxido de carbono, consumo de hidrogênio e dióxido de carbono, decomposição catalítica dos hidrocarbonetos (eteno e metano) e decomposição catalítica do metano. A modelagem matemática do comportamento cinético permitiu a descrição do processo, em termos das evoluções das concentrações dos reagentes-produtos, garantindo a estimativa de ordens de grandeza dos parâmetros cinéticos e de equilíbrio de adsorção. Valores das energias de ativação correspondentes a cada etapa de reação foram calculadas, tendo-se para a reforma etano-CO2 energias de ativação de 629,15 kJ/mol, 36,90 kJ/mol e 343,64 kJ/mol, e para o processo de reforma propano-CO2, 241,60 kJ/mol, 95,15 kJ/mol e 9,06 kJ/mol