Avaliação de parâmetros da Oxi-CO2 utilizando perovskitas do tipo LaNiO3

Abstract

A produção de gás de síntese foi estudada aplicando catalisadores LaNiO3, LaNi0,7Fe0,3O3 e La0,7Ce0,3NiO3, sintetizados pela rota dos citratos, com o objetivo de contrastar as performances catalíticas, baseadas nas substituições feitas na estrutura, avaliando-os na reação catalítica da reforma seca do metano em presença de oxigênio (Oxi-CO2). Os materiais sintetizados foram caracterizados por técnicas de difração de raios-x (DRX) das amostras calcinadas, reduzidas e pós-teste catalítico, análise termogravimétrica (TG/DTG), determinação da área superficial específica pelo método BET, redução com H2 a temperatura programada (TPR), reação superficial a temperatura programada (TPSR) e oxidação a temperatura programada (TPO) pós teste-catalítico, além de serem testados na reação por teste catalítico com duração de 20h. Verifica-se então que a substituição com Ce na estrutura da LaNiO3 proporciona os melhores resultados de desempenho catalítico e menor deposição de coque, impedindo a desativação do catalisador no processo estudado. Posteriormente foi realizada uma análise para encontrar a temperatura ideal para condução da reação, verificando o efeito da temperatura sobre a atividade, seletividade e resistência à desativação por deposição de coque. Os testes foram realizados em três temperaturas distintas de 600 a 800°C, com incrementos de 100°C, e os resultados obtidos indicaram que o sistema catalítico se mostrou sensível à variação de temperatura, apresentando os melhores resultados a temperatura de 800°C, na qual se tornam desfavorecidas a ocorrência de algumas reações paralelas, que interferem negativamente no processo. Por fim, foi realizada uma análise das vantagens em se utilizar a Oxi-CO2 em detrimento de reformas mais simples, como por exemplo a DRM, concluindo que a Oxi-CO2, produz as melhores respostas de atividade, seletividade e resistência à deposição de coque, em função da adição de oxigênio na reação.

Carbon dioxide reforming of methane to syngas production was studied employing LaNiO3-based perovskite catalysts (LaNiO3, LaNi0,7Fe0,3O3 e La0,7Ce0,3NiO3), synthesized by the citrate route, objectifying contrast the catalytic performances based on substitutions in the perovskite structure, evaluating them in the catalytic reaction of the dry reform of methane in the presence of oxygen. The catalysts were characterized by TGA/DTG, XRD, TPR-H2, TPSR, TPO, specific surface área by the BET method, besides being tested in the reaction for 20h. It being verified that the substitution with Ce in the structure of LaNiO3 provides conversions and selectivities similar to perovskite in its reference state, but La0.7Ce0.3NiO3 is more viable than the others because presented the highest resistance to coke deactivation in the studied process, this being an effect comes from the addition of cerium which provides a greater stability to the structure. Afterwards, an analysis was performed to find the ideal temperature to conduct the reaction, verifying the effect of temperature on the activity, selectivity and resistance to deactivation by deposition of coke. The tests were performed at three different temperatures of 600 to 800°C, with increments of 100°C, and the results indicated that the catalytic system was sensitive to temperature variation, presenting the best results at 800°C, in which the occurrence of some parallel negative reactions to the process becomes disadvantaged. Finally, an analysis was made of the advantages of using Oxi-CO2 in favor of simpler reforms, such as DRM, concluding that Oxi-CO2 produces the best activity responses, selectivity and resistance to coke deposition, due to the addition of oxygen in the reaction.