dc.contributor.author | Carvalho, Yasmin Oliveira | |
dc.date.accessioned | 2024-08-27T18:50:59Z | |
dc.date.available | 2024-08-27T18:50:59Z | |
dc.date.issued | 2024-04-25 | |
dc.identifier.citation | CARVALHO, Yasmin Oliveira. Oxidação com Cu-Fau e CO2 como oxidante em processo contínuo e com modulação CH4-CO2. 2024. Tese (Doutorado em Engenharia Química) – Universidade Federal de São Carlos, São Carlos, 2024. Disponível em: https://repositorio.ufscar.br/handle/ufscar/20441. | * |
dc.identifier.uri | https://repositorio.ufscar.br/handle/ufscar/20441 | |
dc.description.abstract | The direct oxidation of methane to methanol has been a long-standing challenge in heterogeneous catalysis, with limited methanol production during each catalytic cycle. An alternative option would be to implement a continuous gas-phase process with high productivity, which for safety reasons requires high control over the use of O2. In the present work, it was possible to obtain a continuous process for the isothermal conversion of methane to methanol at high temperature (350-400ºC) using CuFAU and
suppressing the methanol extraction step with steam. By replacing O2 with CO2 as oxidant and removing water vapor from the process, the active phase Z-CuOH.HOCu-Z becomes Z-Cu3O3-Z. Z-Cu3O3-Z species are reduced by CH4 and reoxidized by CO2. Modulation tests with CH4 and CO2 revealed that the amount of oxygen available for the reaction is much greater than that present in the active phase Z-Cu3O3-Z. It was found that under the reaction conditions, when CO2 is fed to the reactor, part of it is
adsorbed on the zeolite, which is used in the reoxidation of the active species when reduced by methane. Thus, by feeding the reactor only with CH4 at 7 bar, methanol could be formed and desorbed at a temperature of 400°C for a long time (> 3 h), with an average rate of 162.6 µmolmethanol.(gcat.h)-1
. The results show the possibility of continuous methanol formation in the absence of O2, with yields of the order of those obtained in the looping approach. Therefore, this process seems to be a step forward
towards the possible commercialization of the direct conversion of methane to methanol. | eng |
dc.description.sponsorship | Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) | por |
dc.language.iso | por | por |
dc.publisher | Universidade Federal de São Carlos | por |
dc.rights | Attribution-NonCommercial-NoDerivs 3.0 Brazil | * |
dc.rights.uri | http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/br/ | * |
dc.subject | Metano a metanol | por |
dc.subject | Conversão contínua | por |
dc.subject | Dessorção de metanol | por |
dc.subject | Zeólita | por |
dc.subject | Cobre | por |
dc.subject | Methane to methanol | eng |
dc.subject | Continuous conversion | eng |
dc.subject | Methanol desorption | eng |
dc.subject | Zeolite | eng |
dc.subject | Copper | eng |
dc.title | Oxidação com Cu-Fau e CO2 como oxidante em processo contínuo e com modulação CH4-CO2 | por |
dc.title.alternative | Oxidation with Cu-Fau and CO2 as oxidant in continuous process and with CH4-CO2 modulation | eng |
dc.type | Tese | por |
dc.contributor.advisor1 | Bueno, José Maria Corrêa | |
dc.contributor.advisor1Lattes | http://lattes.cnpq.br/0157452280626031 | por |
dc.description.resumo | A oxidação direta de metano a metanol se tornou um desafio de longa data na catálise heterogênea, com rendimento de metanol limitado ao decorrer de cada ciclo catalítico. Uma opção alternativa, seria a implementação de um processo de fluxo contínuo em
fase gasosa com alta produtividade, que por questões de segurança, necessita de um alto controle no uso do O2. No presente trabalho, foi possível obter um processo contínuo de conversão de metano em metanol de forma isotérmica em alta temperatura (350-400ºC) com uso de CuFAU e supressão da etapa de extração do metanol com vapor d’água. Com a substituição do O2 por CO2 como oxidante e retirada do vapor d’água do processo, a fase ativa Z-CuOH.HOCu-Z passa a ser Z-Cu3O3-Z. As espécies Z-Cu3O3-Z são reduzidas pelo CH4 e reoxidadas pelo CO2. Ensaios de modulação com CH4 e CO2, revelaram que a quantidade de oxigênio disponível para reação é muito maior que a presente na fase ativa Z-Cu3O3-Z. Identificou-se que nas condições de reação, quando o CO2 é alimentado ao reator, parte fica adsorvido na zeólita, o qual é utilizado na reoxidação da espécie ativa quando reduzida pelo metano. Assim, alimentando o reator apenas com CH4 a 7 bar, o metanol pôde ser formado e dessorvido na temperatura de 400°C durante longo tempo (> 3h), com taxa média de 162,6 µmolmetanol.(gcat.h)-1
. Os resultados mostram a possibilidade da formação contínua do metanol na ausência de O2, com rendimentos na ordem do que é obtido na abordagem do processo cíclico. Com isso, esse procedimento se mostra um passo em frente na direção de uma possível comercialização da conversão direta do metano em metanol. | por |
dc.publisher.initials | UFSCar | por |
dc.publisher.program | Programa de Pós-Graduação em Engenharia Química - PPGEQ | por |
dc.subject.cnpq | ENGENHARIAS::ENGENHARIA QUIMICA::PROCESSOS INDUSTRIAIS DE ENGENHARIA QUIMICA | por |
dc.description.sponsorshipId | 88887.498025/2020-00 | por |
dc.publisher.address | Câmpus São Carlos | por |
dc.contributor.authorlattes | http://lattes.cnpq.br/3724836838354176 | por |
dc.contributor.authororcid | https://orcid.org/0000-0001-5968-8987 | por |