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Document type: Dissertação
Access type: Acesso Aberto
Title: Efeito do pH da carga reacional na reforma em fase líquida do sorbitol em catalisador Pt-Re suportado em carbono
Author: Carvalho, Wender Santana
First Advisor: Soares, Ricardo Reis
First member of the Committee: Arruda, Edu Barbosa
Second member of the Committee: Lago, Rochel Montero
Summary: Com o crescimento econômico mundial e a grande preocupação com a qualidade de vida da sociedade e do planeta, é necessário a busca por novas tecnologias para a geração de energia, que façam uso dos recursos naturais renováveis de forma eficiente. Apontado como uma das 12 moléculas-chaves mais promissoras a serem usadas em futuras biorrefinarias, o sorbitol aparece como uma alternativa para geração de produtos de maior valor agregado, como combustíveis líquidos, gás de síntese, alcanos leves e insumos químicos. Neste sentido, este trabalho teve como objetivo principal contribuir para um melhor entendimento da reação de reforma em fase líquida do sorbitol a altas pressões utilizando catalisadores metálicos. Primeiramente foi realizada a redução do catalisador, na qual se utilizou uma rampa de temperatura iniciando à temperatura ambiente até atingir 400ºC em um período de 10 horas, permanecendo nesta temperatura por 2 horas e diminuindo em 15 minutos para a temperatura de reação. Utilizou-se fluxo de hidrogênio de vazão igual a 30 ml.min-1 na ausência de pressão. Para a reação, foi utilizada uma solução de alimentação de 20% de sorbitol em água nos pHs 6,5, 10 e 3, um fluxo de argônio, utilizado como gás de arraste, de 10 ml.min-1, temperaturas de 250 e 265°C e pressões de 42 e 54 bar respectivamente, mantendo o sistema reacional a um bar acima do ponto de bolha. O perfil de redução do catalisador 10% Pt/C mostrou a presença de dois principais picos distintos, indicando a possibilidade de formação de espécies mais facilmente redutíveis. O perfil de redução do catalisador 10%Re/C indicou baixo consumo de hidrogênio, demonstrando que o rênio foi parcialmente reduzido. Já o catalisador bimetálico 10%PtRe(1:1)/C teve seu perfil de redução modificado após a adição de rênio, indicando uma forte interação entre os átomos de Pt e Re. Experimentos de quimissorção de CO mostram que a adição de rênio provoca um aumento da dispersão da platina, resultando na formação de ligas para os catalisador de Pt-Re/C.Observando-se os resultados dos testes catalíticos em meio neutro pode-se concluir que para as mesmas condições de temperatura, pressão, WHSV e mantendo-se o pH da solução de alimentação em torno de 6,5, o catalisador bimetálico 10%PtRe(1:1)/C apresentou um rendimento muito superior na conversão do sorbitol em relação aos catalisadores monometálicos 10%Pt/C e 10%Re/C. Nos testes com pH 10, observou-se que a conversão, tanto global quanto gasosa, foi maior que a obtida nos testes com pH 6,5 comparando os testes na mesma temperatura. Também foi constatado um rendimento de hidrogênio considerável, principalmente se comparado aos valores obtidos nos testes com pH 6,5, o que pode ser justificado pela adição de KOH a solução de alimentação. Já nos testes com pH 3, houve uma diminuição tanto na conversão global quanto na fase gasosa com a diminuição da temperatura assim como ocorreu nos testes com pH 6,5 e 10. Notou-se também um rendimento de hidrogênio baixo para todas as temperaturas estudadas. O aumento na velocidade espacial provoca uma diminuição na conversão em todos os pHs estudados, o que denota a ocorrência de um regime cinético no sistema reacional. Em pH 6,5 ocorreu a formação principalmente de CO2, etano, propano e butano na fase gasosa e 1,4-Sorbitano na fase líquida. O aumento do pH levou a uma maior seletividade a CO2 propano e etano, bem como um aumento no rendimento de hidrogênio, indicando reações de D/HFL. Já em pH 3, há um aumento na seletividade da fase líquida, produzindo principalmente isossorbita, 1,4-Sorbitano e 1,4-Manitano, denotando a ocorrência de reações de desidratação.
Abstract: With global economic growth and the huge concern about the quality of life in society and the planet, it is necessary to search for new technologies for power generation, making use of renewable natural resources efficiently. Regarded as one of the 12 most promising building block chemicals to be used in future biorefineries, sorbitol is an alternative to generate higher value added products such as liquid fuels, syngas, light alkanes and chemical inputs. Thus, this study aimed at contributing to a better understanding of the reforming reaction in liquid phase of sorbitol at high pressures using metal catalysts. The starting point was the reduction of the catalyst, which used a temperature ramp starting at room temperature until it reaches 400 ° C over a period of 10 hours, kept at this temperature for 2 hours and 15 minutes for decreasing the reaction temperature. Were used hydrogen stream flow equal to 30 ml.min-1 in the absence of pressure. For the reaction, were used a feeding solution of 20% sorbitol in water at pH 6,5, 10 and 3, a flow of argon, used as a carrier gas of 10 ml.min-1, temperatures of 250 and 265 ° C and pressures of 42 and 54 bar respectively, keeping the reaction system to a bar above the bubble point. The reduction profile of the catalyst 10%Pt/C showed the presence of two major distinct peaks, indicating the possibility of formation of species more easily reducible. The reduction profile of the catalyst 10%Re/C showed low hydrogen consumption, indicating that rhenium was partially reduced. Since the bimetallic catalyst 10%PtRe(1:1)/C was modified to reduce their profile after the addition of rhenium, indicating a strong interaction between the atoms of Pt and Re. CO chemisorption experiments show that the addition of rhenium increased the dispersion of platinum, resulting in the formation of alloy catalyst for Pt-Re/C. Observing the results of catalytic tests in pH 6,5 can be concluded that for the same conditions of temperature, pressure, WHSV and maintaining the pH of the solution supply around 6.5, the bimetallic catalyst 10%PtRe(1:1)/C has a much higher yield in the conversion of sorbitol monometallic catalysts compared to 10%Pt/C and 10%Re/C. In tests with pH10, it was observed that the conversion, both globally and gas was higher than that obtained in the tests compared with neutral pH tests at the same temperature. The study also found a significant hydrogen yield, especially compared to the values obtained in tests with pH 6,5, which can be justified by the addition of KOH solution supply. Already in the tests with pH 3, there was a decrease in both the overall conversion in the gas phase and with decreasing temperature as occurred in the tests with pH 6,5 and 10. It also showed a low income for all temperatures studied. The increase in space velocity causes a decrease in conversion at all pHs studied, which indicates the occurrence of a kinetic regime in the reaction system. At pH 6.5 the formation was mainly CO2, ethane, propane and butane in the gas phase and 1,4-Sorbitan in the liquid phase. Increasing the pH led to greater selectivity to CO2 propane and ethane, as well as an increase in hydrogen yield, indicating reactions of APDH. Under acid conditions, there was an increase in selectivity of the liquid phase, mainly producing isosorbide, 1,4-sorbitan and 1,4-Mannitan, denoting the occurrence of dehydration reactions.
Keywords: Reforma em fase líquida
Biocombustíveis
Liquid phase reform
Biofuels
Biocombustíveis
Sorbitol
Area (s) of CNPq: CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA QUIMICA
Language: por
Country: BR
Publisher: Universidade Federal de Uberlândia
Institution Acronym: UFU
Department: Engenharias
Program: Programa de Pós-graduação em Engenharia Química
Quote: CARVALHO, Wender Santana. Efeito do pH da carga reacional na reforma em fase líquida do sorbitol em catalisador Pt-Re suportado em carbono. 2011. 111 f. Dissertação (Mestrado em Engenharias) - Universidade Federal de Uberlândia, Uberlândia, 2011.
URI: https://repositorio.ufu.br/handle/123456789/15174
Date of defense: 29-Jul-2011
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