Modelagem e simulação do processo de desativação do catalisador Cu/ZnOAl2O3 na reforma de metanol com vapor d'água

• Autor(a) principal: Silva, Alan Jones Benigno da
• Data de Publicação: 2020
• Tipo de documento: Dissertação
• Idioma: por
• Título da fonte: Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da FEI
• Texto Completo: https://doi.org/10.31414/EQ.2020.D.131288; https://repositorio.fei.edu.br/handle/FEI/3204
• topic: Metanol

Um dos principais catalisadores utilizados na reforma de metanol com vapor de água para a produção de hidrogênio é o de Cu/ZnO/Al2O3 devido à sua alta atividade e seletividade. A partir de dados de um reator de leito fixo dotado com poço de termopar central, que operou por 700 horas com a pressão constante de 1,93 atm, razão de alimentação 1,5 H2O/CH3OH, com medidas de temperatura realizadas periodicamente em 17 posições do eixo axial, nesse projeto se estudaram dois modelos cinéticos para esta reação e também a desativação desse catalisador. No primeiro modelo, foi suposta uma reação de primeira ordem irreversível, enquanto o segundo modelo, além da cinética de primeira ordem, foi acrescentado a reação de deslocamento gás-água no sentido reverso, como uma reação consecutiva. Para isso, o reator foi modelado matematicamente considerando-se as equações de balanço molar e de energia. O sistema de equações diferenciais resultante foi resolvido em Matlab® e ajustou-se o coeficiente de transferência de calor e as constantes pré-exponenciais, supondo-se atividade total do catalisador no instante de tempo igual a zero. Para os outros 9 instantes de tempo, o coeficiente global de transferência de calor foi mantido constante, otimizando-se apenas as constantes pré exponenciais. Os resultados mostraram boa previsão de ambos os modelos em relação aos dados experimentais, principalmente em relação aos perfis de temperatura. O modelo 2, que considerou a formação de monóxido de carbono, se ajustou aos perfis de vazão molar experimental. Foi determinada a atividade catalítica para o reator com seu comprimento total e para 16 reatores de leito fixo em série, em 10 instantes de tempo diferentes. Para se avaliar a desativação, foram usados modelos da literatura que consideram a sinterização e a deposição de coque ou carbono, em ambos os casos, os ajustes foram satisfatórios