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dc.contributor.authorLino, Ananda Vallezi Paladino
dc.date.accessioned2019-05-06T18:29:54Z
dc.date.available2019-05-06T18:29:54Z
dc.date.issued2019-03-26
dc.identifier.citationLINO, Ananda Vallezi Paladino. Catalisadores à base de Ni/(CeZr)O2/MgAl2O4 e Ni/(X2O3+ZrO2)/MgAl2O4 (X=La, Sm e Y) aplicados à tri-reforma do metano visando produção de hidrogênio e gás de síntese. 2019. Tese (Doutorado em Engenharia Química) – Universidade Federal de São Carlos, São Carlos, 2019. Disponível em: https://repositorio.ufscar.br/handle/ufscar/11373.*
dc.identifier.urihttps://repositorio.ufscar.br/handle/ufscar/11373
dc.description.abstractThe Methane Tri-Reforming (MTR) is a combination of Methane Dry Reforming (MDR) and Methane Steam Reforming (MSR) coupled with the Partial Oxidation of Methane (POM). In the present work, nickel catalysts supported on MgAl2O4 spinel and the effect of the zirconia and zirconia associated to Ce, La, Sm and Y incorporation to this supported were evaluated on the MTR. The MgAl2O4 was prepared by Pluronic P123® assisted coprecipitation, which resulted in an increment in the specific surface area and pore volume. Zirconium oxide and the elements associated were incorporated in the spinel structure by the incipient impregnation technique. The concentration of such additives in the support was estimated considering the monolayer coverage on the MgAl2O4 surface. The Ni was also incorporated by incipient impregnation technique in a nominal concentration of 10% wt. The fresh catalysts were characterized using ex situ proceedings like XRD with Rietveld Refinement, N2 adsorption to determine textural properties, H2-TPR, H2-TPD, CO2-TPD, and in situ characterizations like XPD (X-ray Powder Diffraction) and XANES (X-ray Absorption Near Edge Structure). The catalysts were evaluated in MTR at 750oC. The catalysts which featured the lowest amounts of carbon deposited during reaction at 750oC were also evaluated at 650oC, aiming to verify the temperature effect on the catalytic performance. Among all the catalysts, the Ce-Zr catalyst increased the metallic dispersion, which allowed the decrease of the carbon deposition compared to non-promoted catalyst. Despite the catalyst with Zr supported on the MgAl2O4 had shown the lowest coke deposition, the incorporation of Zr associated to Ce led to highest products yields, H2 and CO, 68% and 63%, respectively. Thus, it was also studied the effect of varying the Ce/Zr molar ratio in the catalysts supports, with molar ratios of Ce/Zr= 1, Ce/Zr= 4 and Zr/Ce=0. They were characterized and evaluated in MTR at 750oC. Operational studies were executed using the catalysts with the Ce/Zr = 4, changing the spatial velocity (GHSV) and the feed composition. This catalyst was selected for such studies once its basicity was mainly from basic sites up to moderate strength, which contribute to minimize the coke deposition. Once the conversions increased as the spatial velocity diminished, the feed composition studies (effect of O2/CO2 and H2O/CO2 ratios) were evaluated using the GHSV= 2.95 mol.g 1.h 1. The O2/CO2 = 0.17 was considered more adequate, once the CO2 conversion was kept at around 60%, while the H2/CO ratio was close to 1.75. Increasing the O2/CO2 ratio from 0 to 1.5, the coke deposition decreased about 30 times, while varying the H2O/CO2 ratio from 0 to 1.4 decreased the carbon content about 8 times. Thus, the air increment in the feed stream contributed more effectively to diminish the carbon production than the H2O addition. The scanning electron microscopy and Raman spectroscopy, used to characterize the coke produced along the reactions showed that the carbon seems as filamentous, presenting a small graphitization degree, which demonstrates that it can be gasified under the reaction conditions.eng
dc.description.sponsorshipCoordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)por
dc.description.sponsorshipFundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP)por
dc.language.isoporpor
dc.publisherUniversidade Federal de São Carlospor
dc.rights.uriAcesso restritopor
dc.subjectReforma do metanopor
dc.subjectGás de síntesepor
dc.subjectHidrogêniopor
dc.subjectAluminato de magnésiopor
dc.subjectMethane reformingeng
dc.subjectSynthesis gaseng
dc.subjectHydrogeneng
dc.subjectMagnesium aluminateeng
dc.titleCatalisadores à base de Ni/(CeZr)O2/MgAl2O4 e Ni/(X2O3+ZrO2)/MgAl2O4 (X=La, Sm e Y) aplicados à tri-reforma do metano visando produção de hidrogênio e gás de síntesepor
dc.title.alternativeCatalysts based on Ni/(CeZr)O2/MgAl2O4 and Ni/(X2O3+ZrO2)/MgAl2O4 (X=La, Y, Sm) applied to methane tri-reforming to production of hydrogen and synthesis gaseng
dc.typeTesepor
dc.contributor.advisor1Assaf, José Mansur
dc.contributor.advisor1Latteshttp://lattes.cnpq.br/9563312407691130por
dc.description.resumoA Reforma Tripla do Metano ou Tri-Reforma do Metano (TRM) combina as reações de Reforma a Vapor (RVM) e Reforma a Seco do Metano (RSM), acopladas à Oxidação Parcial do Metano (OPM). A preparação de catalisadores de níquel suportados em espinélio MgAl2O4 e o efeito da adição de zircônia e de zircônia associada aos lantanídeos, como Ce, La e Sm, e Y, ao aluminato de magnésio, foram estudados na TRM. O MgAl2O4 foi sintetizado por coprecipitação, adicionando o copolímero Pluronic P123® ao meio reacional, resultando no aumento da sua área superficial específica e volume de poros. O óxido de zircônio e os demais elementos a ele associados foram inseridos no suporte por impregnação incipiente e o teor de aditivos foi calculado considerando o grau de recobrimento em monocamada na superfície do MgAl2O4. O níquel também foi inserido por impregnação incipiente, tal que sua concentração no catalisador fosse 10% m/m. Os catalisadores foram caracterizados por DRX com Refinamento de Rietveld, área B.E.T. e volume de poros, H2-TPR, H2-TPD, CO2-TPD, XPD (X-ray Powder Diffraction) e XANES (X-ray Absorption Near Edge Structure) in situ e avaliados durante a TRM a 750oC. Os catalisadores que apresentaram menor deposição de coque a 750oC também foram avaliados a 650oC, com intuito de verificar o efeito da temperatura reacional. Dentre os aditivos, a zircônia associada ao Ce provocou aumento da dispersão metálica, resultando na diminuição da deposição de carbono. Embora o catalisador contendo apenas zircônia suportada tenha mostrado a menor deposição de coque, a presença da zircônia juntamente com o Ce no suporte MgAl2O4 propiciou maiores rendimentos médios dos produtos, H2 e CO, 68% e 63%, respectivamente, a 750oC. Assim, estudou-se o efeito da proporção molar Ce/Zr nos catalisadores. Foram preparados catalisadores com proporções molares Ce/Zr= 1, Ce/Zr= 4 e Zr/Ce=0, caracterizados e avaliados na TRM. Realizaram-se também estudos das variáveis operacionais, como a velocidade espacial (GHSV) e a composição da alimentação utilizando o catalisador com razão molar Ce/Zr=4, uma vez que sua basicidade foi essencialmente proveniente de sítios básicos de até moderada força básica, os quais contribuem para minimizar a coqueificação. Considerando que as conversões foram maximizadas ao diminuir o GHSV (77% CH4 e 52% CO2), escolheu-se trabalhar na velocidade espacial equivalente a 2,95 mol.g-1.h-1 para estudar o efeito da variação das razões O2/CO2 e H2O/CO2 na alimentação. Dentre as proporções O2/CO2 estudadas, o valor correspondente a 0,17 é considerado adequado, uma vez que a conversão do CO2 esteve próxima a 60%, enquanto a razão H2/CO = 1,75. O aumento da razão O2/CO2 de 0 para 1,5 diminuiu em 30 vezes a deposição de coque, ao passo que ao variar a razão H2O/CO2 de 0 para 1,4 reduziu apenas 8 vezes. Logo, o incremento de ar na alimentação contribuiu mais efetivamente que a adição H2O para diminuir a deposição de carbono. A microscopia eletrônica de varredura e a espectroscopia Raman mostraram que o carbono formado pode ser considerado como filamentoso e com baixo grau de grafitização, o que facilita a gaseificação nas condições reacionais.por
dc.publisher.initialsUFSCarpor
dc.publisher.programPrograma de Pós-Graduação em Engenharia Química - PPGEQpor
dc.subject.cnpqENGENHARIAS::ENGENHARIA QUIMICA::PROCESSOS INDUSTRIAIS DE ENGENHARIA QUIMICApor
dc.description.sponsorshipIdFAPESP: 2014/25972-8por
dc.ufscar.embargo24 meses após a data da defesapor
dc.publisher.addressCâmpus São Carlospor
dc.contributor.authorlatteshttp://lattes.cnpq.br/9272485471200322por


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