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Título: Produção de hidrocarbonetos através da síntese de Fischer-Tropsch utilizando catalisadores bimetálicos de Fe/Co dopados com K e Cu
Título em inglês: Production of hydrocarbons by fischer-tropsch synthesis using bimetallic catalysts Fe / Co doped Cu and K.
Autor(es): Farias, Francisco Edson Mesquita
Orientador(es): Fernandes, Fabiano André Narciso
Coorientador(es): Sant'Ana, Hosiberto Batista de
Palavras-chave: Engenharia química
Combustíveis
Data do documento: 17-Ago-2012
Citação: FARIAS, F. E. M. (2012)
Resumo: A reação de síntese de Fischer-Tropsch tem merecido grande atenção pela sua aplicação no âmbito tecnológico e científico. Este interesse está associado à 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 bimetálicos, com alto teor da fase ativa de ferro e cobalto, usados na síntese de Fischer-Tropsch, suportados em sílica promovidos com potássio e cobre com diferentes proporções em base molar. O uso de catalisadores de ferro utilizados na síntese de Fischer-Tropsch tem sido estudado por muitos pesquisadores, os resultados têm mostrado que estes possuem um desempenho satisfatório na produção de combustíveis líquidos. Entretanto, pesquisas mostram que os catalisadores de cobalto são mais eficientes na produção de hidrocarbonetos de cadeia longa e linear em relação ao ferro. Contudo, catalisadores a base de cobalto são mais caros comparados aos de ferro. Uma relação custo/benefício tem que ser atingida na fabricação de catalisadores de tal forma que tenhamos uma otimização da produção de combustíveis sintéticos de elevado peso molecular sem muitos gastos com o catalisador. 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 (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 de análises de superfícies de respostas. Os efeitos das diferentes condições operacionais (temperatura e pressão) e dos diferentes teores de potássio e cobre na distribuição dos produtos líquidos foram comparados baseados nos cromatogramas, número médio de carbono (Nn). Diante dos testes realizados com os catalisadores bimetálicos (Fe/Co) dopados com diferentes teores de potássio e/ou cobre, chegou-se a uma melhor relação entre os metais (K,Cu) para síntese de um catalisador mais eficiente (50Fe/50Co/12K/5Cu/139SiO2). Sendo que o objetivo desta formulação bimetálica, obter vantagens de possíveis efeitos sinergéticos entre os dois metais (Fe/Co) e seus promotores estruturais.
Abstract: The reaction of Fischer-Tropsch synthesis has received great attention for its application in technology and science. This interest is associated with conversion of natural gas into high quality liquid products (gasoline and diesel) and high added value. In the present paper describes the methodology employed in the synthesis and characterization of bimetallic catalysts with high levels of the active phase of iron and cobalt, used in the synthesis of Fischer-Tropsch, supported on silica promoted with potassium and copper with different ratios on a molar basis. The use of iron catalysts used in the Fischer-Tropsch synthesis has been studied by many researchers, the results have shown that these have a satisfactory performance in the production of liquid fuels. However, studies have shown that cobalt catalysts are most effective in producing long-chain hydrocarbons and linear with respect to iron. However, the cobalt-based catalysts are more expensive compared to iron. A cost / benefit ratio has to be reached in the manufacture of catalysts which have such an optimization of production of synthetic fuels of high molecular weight inexpensively with the catalyst. The intention with this discussion, identify possible pathways for the development of more active and selective catalysts, varying the composition of the promoter structure for purposes of optimizing the distribution of products (diesel and grease). The reaction was conducted in a reactor bed of mud. The study followed an experimental planning factorial central square and the results were analyzed based on the methodology of the analysis of response surfaces. The effects of different operating conditions (temperature and pressure) and different concentrations of potassium and copper in the distribution of liquid based on the chromatograms were compared, average carbon number (Nn). Before the tests with the bimetallic catalysts (Fe / Co) doped with different concentrations of potassium and / or copper, it was a better relationship between the metals (K, Cu) for the synthesis of a more efficient catalyst (50Fe/50Co/12K/5Cu/139SiO2). Since the goal of this formulation bimetallic take advantage of possible synergistic effects between the two metals (Fe / Co) and its structural promoters.
Descrição: FARIAS, F. E. M. Produção de hidrocarbonetos através da síntese de Fischer-Tropsch utilizando catalisadores bimetálicos de Fe/Co dopados com K e Cu. 2012. 172 f. Tese (Doutorado em Engenharia Química) - Centro de Tecnologia, Universidade Federal do Ceará, Fortaleza, 2012.
URI: http://www.repositorio.ufc.br/handle/riufc/3960
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