Desenvolvimento e caracterização de um sistema catalítico Ni(5%)/y-Al2O3, aplicado à reforma sêca do metano

Abstract

A reação de reforma do metano por dióxido de carbono tem um grande potencial para indústria química e o meio ambiente, podendo ser usada como sistema de transformação e armazenamento de energia limpa devido à sua reversibilidade e endotermicidade. Além de fornecer a melhor matéria-prima para a indústria de síntese, pois sua seletividade em H2 e CO na razão de 1:1 conduz a mais aconselhada proporção de alimentação para a produção de oxo-álcoois e combustíveis isentos de S e N. A termodinâmica para este processo é importantíssima, pois através dela pode-se predizer com um elevado grau de segurança o comportamento da reação em situações de variação de temperatura, pressão e composição dos reagentes. O catalisador sintetizado e caracterizado para este trabalho foi Ni(5%)/γ-Al2O3, tendo em vista a sua comprovada atividade e estabilidade catalítica, custo e disponibilidade para confecção. O catalisador foi preparado através do método de impregnação úmida em rota-evaporador com vácuo, utilizando-se como sal precursor de nitrato de níquel. A secagem foi realizada por 12 horas sob atmosfera de Argônio puro numa corrente de 100 mL/min a 120ºC em condição de pressão atmosférica. Seguiu-se então, uma redução direta - sem a etapa de calcinação - por 12 horas com H2 puro a uma vazão volumétrica de 50mL/min igualmente sob pressão atmosférica até a temperatura de 550ºC. Quanto a análise de atividade catalítica esta foi conduzida em um reator diferencial com massa aproximada de 50 mg. A vazão volumétrica utilizada foi de 100mL/min de uma mistura CH4 : CO2 : Ar = 10 : 15 : 75, sob condições atmosféricas e 850ºC. O produto reacional foi analisado em um sistema on-line de cromatografiagasosa (CG-Master / TDC / Cromosorb-102), conduzindo a conversões em torno de 80% nas primeiras 10 horas e 60% após 92 horas de experimento. As técnicas de análise utilizadas para a caracterização do catalisador sintetizado foram: Espectro de Absorção Atômica (A.A.), Difração de Raios-X (DRX), Microscopia Eletrônica de Varredura (M.E.V.), Espectro de Raios-X (XPS), Análise Termogravimétrica (TGA), Espectro de Infra-Vermelho (I.R). A modelagem proposta ajustou se bem aos dados experimentais adquiridos