Análise da conversão catalítica de fischer-tropsch para produção de combustível sintético a partir do biogás de síntese

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Tipo de produção
Dissertação
Data de publicação
2016
Autores
Alencar, André Cardoso
Orientador
Santos, Ronaldo Gonçalves dos
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Citação
ALENCAR, André Cardoso. Análise da conversão catalítica de fischer-tropsch para produção de combustível sintético a partir do biogás de síntese. 2016. 80 f. Dissertação (Mestrado em Engenharia Química) - Centro Universitário FEI, São Bernardo do Campo, 2016 Disponível em: . Acesso em: 4 out. 2018.
Texto completo (DOI)
Palavras-chave
Biogás,Biomassa,Cobalto,Ferro
Resumo
A síntese de Fischer-Tropsch (FT) vem sendo estudada ao longo dos anos por ser uma alternativa para a obtenção de combustível sintético, quando utiliza a biomassa como matéria prima. Fundamentada na catálise metálica, usando principalmente catalisadores de Rutênio (Ru), Cobalto (Co) e Ferro (Fe), FT é uma síntese de alto desempenho, que tem como maior problema atualmente o elevado custo. Esse trabalho apresenta um estudo computacional para descrever a síntese de Fischer-Tropsch conduzida em um reator de leito fixo, utilizando catalisadores de cobalto e de ferro. O estudo investiga a reação de conversão de biomassa em combustível, através da análise da influência dos parâmetros do processo. Foi realizada simulação do processo que utiliza catalisadores em diferentes condições de temperatura (T= 503, 518, 528 e 543K) e pressões (P= 10, 15, 20 e 25 bar). Os modelos de simulação foram construídos no simulador Aspen Plus, a partir da cinética para reações de FT usando Fe e Co disponíveis na literatura. Os resultados mostram que reações catalisadas por Fe apresentam menor conversão e necessitam de vazões baixas para que tenha maior eficiência. Ao contrário do cobalto, catalisador de Fe são mais indicados para reagentes que possuam hidrogênio em pequenas quantidades. O catalisador de cobalto mostrou maior estabilidade em relação a presença de inertes em vazões baixas e maiores conversões com menor quantidade de catalisador utilizado. Ambos catalisadores geram alta quantidade de metano e água como produto da reação. Nota-se que a síntese catalisada de Fischer-Tropsch é uma rota interessante para conversão de biomassa em combustíveis sintéticos, configurando-se como uma rota alternativa para a redução do impacto ambiental causado pelo processo produtivo do petróleo.

The Fischer-Tropsch synthesis has been studied over the years as an alternative to obtain synthetic fuel from biomass. FT is a high performance synthesis based on metal catalysis, mainly by Ruthenium (Ru), Cobalt (Co) and Iron (Fe) catalysts, whose main problem has been the high cost. This work presents a computational study to describe the Fischer-Tropsch synthesis carried on a fixed bed reactor by means of cobalt and iron catalysts. The study investigates the biomass conversion into fuel and evaluates the influence of the process parameters on the reaction. Simulation was performed for the catalysts under different temperature (T = 503, 518, 528 and 543K) and pressures (P = 10, 15, 20 and 25 bar) conditions. Simulation models were built using Aspen Plus simulator from kinetic data for FT reactions catalyze by Fe and Co available in the literature. Results show that reactions using Fe catalyst present lower conversion and require low flow rates to reach higher efficiency. Unlike cobalt, Fe catalysts are more suitable for reagent feeds that have hydrogen in small amounts. The cobalt catalyst showed greater stability in relation to the presence of inert components at low flow rates and it needed less catalyst to reach the high conversions in relation to Fe catalyst. Inappropriately, both catalysts generated high amounts of methane and water in the reaction products. It is noted that Fischer-Tropsch catalyzed synthesis is an interesting route for the biomass conversion into synthetic fuels, representing an alternative route to reduce the environmental impact caused by the petroleum-based fuel production.