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Title in Portuguese: Produção de hidrocarbonetos através da síntese de Fischer-Tropsch utilizando catalisadores de Fe/K
Title: Production of hydrocarbons through Fischer-Tropsch Synthesis of using catalysts of Fe/K
Author: Farias, Francisco Edson Mesquita
Advisor(s): Sales, Fernando Gazelli
Co-advisor(s): Fernandes, Fabiano André Narciso
Keywords: Engenharia química
Combustíveis
Potássio
Issue Date: 2007
Citation: FARIAS, F. E. M. Produção de hidrocarbonetos através da síntese de Fischer-Tropsch utilizando catalisadores de Fe/K. 100 f. 2007. Dissertação (Mestrado em Engenharia Química)–Centro de Tecnologia, Universidade Federal do Ceará, Fortaleza, 2007.
Abstract in Portuguese: A reação de síntese de Fischer-Tropsch tem merecido grande atenção pelo seu interesse tecnológico e científico. Este interesse está associado a conversão do gás natural em produtos líquidos de alta qualidade (gasolina e diesel) e elevado valor agregado. No presente trabalho é descrito a metodologia empregada na síntese e caracterização de catalisadores de ferro usados na síntese de Fischer-Tropsch, com ênfase nos catalisadores suportados em sílica e catalisadores industriais (utilizados na síntese de amônia) promovidos com potássio e cobre. Pretende-se com esta discussão, identificar possíveis vias para o desenvolvimento de catalisadores mais ativos e seletivos, variando a composição do promotor estrutural para fins de otimizar a distribuição dos produtos em frações de hidrocarbonetos específicos (gasolina, diesel e graxa). A reação foi conduzida em um reator de leito de lama. O estudo seguiu um planejamento experimental do tipo fatorial quadrado com ponto central e os resultados foram analisados baseados na metodologia dos gráficos de superfície de respostas. Os efeitos das diferentes condições operacionais (temperatura e pressão) e dos diferentes teores de potássio na distribuição dos produtos líquidos foram comparados baseados nos cromatogramas, número médio de carbono (Nn) e no grau de dispersão dos produtos. Para todos os catalisadores de ferro empregados neste trabalho, observou-se um aumento no índice que representa o comprimento da cadeia de hidrocarboneto (Nn) com o aumento do teor de potássio. Indicando um maior grau de polimerização para os catalisadores de ferro suportados com 18K em ralação aos outros (12K, 6K e industrial). Os resultados mostram que, para catalisadores suportados, em pressões elevadas (25 e 30atm) favorecem a produção de graxa, enquanto a seletividade para hidrocarbonetos líquidos é favorecida a baixa pressão (20atm) e baixa temperatura (240ºC). Para os catalisadores industriais, observou-se um aumento na fração graxa em baixas temperaturas (240-255ºC) e elevadas pressões (30atm). Contudo, os resultados de todas as corridas para o catalisador suportado e o industrial promovido e não-promovido apresentaram quantidades significativas de n-parafinas com no máximo 35 átomos de carbono que pode ser causados através das limitações geométricas e espaciais dentro dos poros do catalisador que também podem explicar o motivo pelo qual o índice de dispersão da distribuição de hidrocarbonetos serem mais baixos para um maior número de carbonos médio.
Abstract: The Fischer-Tropsch synthesis has been focus of attention of the scientific and industrial community. This interest is related to the conversion of natural gas into high quality liquid products, such as gasoline and diesel, which have high commercial value. In this work the methodology applied to synthesize and characterize iron-based catalyst used in the Fischer-Tropsch synthesis was described. Emphasis was given to catalysts supported in silica and to industrial catalysts (used in the synthesis of ammonia) impregnated with potassium and copper. The catalysts were tested to identify more active and selective catalysts, changing the amount of structural promoter in order to optimize the product distribution of specific hydrocarbons (gasoline, diesel, wax). The reaction was carried out in a slurry phase reactor. The experiments followed a 22 factorial experimental planning with central point and the results were analyzed based on the surface response methodology. The effects of the operating conditions (temperature and pressure) and of the amount of potassium in the catalyst on the liquid product distribution were compared based on the chromatographs, number average number of carbons (Nn) and distribution dispersion. In all iron based catalyst used in the research, the number average number of carbons (Nn) increased with increasing amount of potassium in the catalyst formulation. This result indicates that the catalyst with 18 K supported in silica showed the highest degree of polymerization in comparison with all other catalysts produced in this research. The results showed that for the catalyst supported in silica high pressures (25 to 30 atm) favor the production of wax, while higher selectivity towards liquid fuels was favored by low pressure (20 atm) and low temperature (240ºC). For the industrial catalyst, an increase in the wax cat was observed at low temperatures (240-255ºC) and high pressures (30 atm). The experiments carried out with the both catalysts (silica-supported and alumina-supported) have presented significant amounts of n-paraffins with a maximum of 35 carbons and low dispersion of the product distribution which can be caused by space limitations within the catalyst pores.
URI: http://www.repositorio.ufc.br/handle/riufc/15750
metadata.dc.type: Dissertação
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