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Type: Tese de Doutorado
Title: Novas rotas redoxes para produção de gás de síntese a partir de gás natural ou glicerol 
Authors: Patricia Elizabeth de Freitas
First Advisor: Luiz Carlos Alves de Oliveira
First Co-advisor: Rochel Montero Lago
First Referee: Ricardo Reis Soares
Second Referee: Juliana Cristina Tristão
Third Referee: José Domingos Fabris
metadata.dc.contributor.referee4: Guilherme Dias Rodrigues
Abstract:  A demanda por combustíveis mais limpos, associada à busca pela independência de fontes não renováveis de energia, tem promovido o desenvolvimento dos processos que convertem uma fonte qualquer de carbono (X) em líquidos sintéticos (to liquid - TL) (Processos XTL). Neste trabalho, apresenta-se uma nova tecnologia de geração de gás de síntese, matéria-prima para a produção de hidrocarbonetos, a partir de gás natural associado e glicerol residual da indústria do biodiesel. O Capítulo 1 oferece uma introdução geral sobre os processos XTL, bem como suas principais etapas. A origem, problemas e principais alternativas existentes para aproveitamento do gás natural associado são expostos. Contextualizou-se, ainda, a indústria do biodiesel e a geração de glicerol no Brasil. Por fim, apresentou-se a tecnologia desenvolvida neste trabalho. O Capítulo 2 descreve a parte experimental. No Capítulo 3, óxidos baseados em Fe, Ni, Co ou a combinação desses metais suportados em Al2O3, foram investigados como catalisadores nos processos de deposição/oxidação de C, tendo-se CH4 como substrato. Para os catalisadores de Fe, destaca-se o sistema Fe10A (10% m/m de Fe2O3 em Al2O3), que levou à formação de grandes quantidades de gás de síntese (0,5 mmol de H2 e 0,05 mmol de CO) e CH4 (0,03 mmol). Considerando-se a série de catalisadores de Ni, verificou-se maior atividade catalítica para o sistema Ni10A (10% m/m de NiO em Al2O3), capaz de gerar 1,4 mmol de H2 e 0,2 mmol de CO durante a oxidação. Dentre os materiais à base de Co, Co30A (30% m/m de Co2O3 em Al2O3) mostrou a maior atividade na etapa de deposição de C (25%), sendo possível detectar apenas H2 durante a oxidação. A adição de Co ao catalisador de Fe, Co10Fe20A (10% de Co2O3 e 20% Fe2O3 em Al2O3), tornou-o mais ativo na geração de gás de síntese (1,8 mmol de H2 e de CO). O catalisador Ni10Fe20A (10% de NiO e 20% Fe2O3 em Al2O3) mostrou resultados semelhantes ao sistema bimetálico à base de Fe e Co. O Capítulo 4 relata o uso de óxidos de Fe suportados em diferentes matrizes como catalisadores, tendo-se glicerol como substrato. Para a matriz alumina, verificou-se um aumento na atividade dos catalisadores com a adição de metal, com máximo para o sistema Fe30A (30% m/m de Fe2O3 em Al2O3), capaz de gerar gás de síntese com razão H2/CO igual a 1,9. Os catalisadores suportados em bentonita configuraram-se como os menos ativos nas reações envolvendo glicerol. Para os materiais suportados em MCM-41, destaca-se o material Fe30MCM (30% m/m de Fe2O3 em MCM-41), que produziu cerca de 4mmol de H2 e a mesma quantidade de CO.
Abstract: The requirement for cleaner fuels associated with the demand for independence from non-renewable energy has promoted the development of process that convert any carbon source (X) in synthetic liquid (to liquid TL) (XTL processes). In this paper, we present a new technology for generation of syngas, an important feedstock to fuelproduction, using associated natural gas and residual glycerol from biodiesel industries. In Chapter 1 it is presented a general introduction about the XTL processes, as well as the main steps involved. The origin, problems and main alternatives for utilization of associated natural gas are shown. It was still exhibited the context of biodiesel industryand industrial generation of glycerol in Brazil. Finally, the technology developed in this work was presented. In Chapter 2, it was described the applied methodology. In Chapter 3, metal oxides based on Fe, Ni, Co or a combination of these metals supported on alumina were investigated as catalysts in carbon deposition/ oxidation processes, using CH4 as substrate for the chemical reaction. For the Fe-based catalysts, it stands out Fe10A material (10 wt.% of Fe2O3 in Al2O3), which led toformation of large quantities of syngas (0.5 mmol of H2 and 0.05 mmol of CO) and CH4 (0.03 mmol). Regarding the Ni catalysts serie, Ni10A (10 wt.% of NiO in Al2O3) showed higher catalytic activity, being able to generate 1.4 mmol of H2 and 0.2 mmol of CO during oxidation step. Among the Co-based materials, Co30A (30 wt.% of Co2O3 inAl2O3) showed the best performance in the carbon deposition step, detecting only H2 formation during oxidation. The addition of Co to the Fe catalyst, Co10Fe20A (10 wt.% of Co2O3 and 20 wt.% of Fe2O3 in Al2O3), improved the activity of this system in syngas generation (1.8 mmol of H2 and of CO). The Ni10Fe20A catalyst (10 wt.% of NiO and 20 wt.% of Fe2O3 in Al2O3) showed similar results to bimetallic system based on Fe and Co. Chapter 4 reports the use of iron oxides supported on the various matrices as catalysts in carbon deposition/oxidation process, using glycerol as substrate. For alumina support, there is an increase in the activity of the catalysts with metal addition, highlighting Fe30A material (30 wt.% of Fe2O3 in Al2O3), which is able to produce syngas at a H2:CO ratio of 1.9:1. The catalysts supported on bentonite configured asthe less active in reactions involving glycerol. For the systems supported on MCM-41, Fe30MCM (30 wt.% of Fe2O3 in MCM-41) showed higher activity, being capable to generate about 4 mmol of H2 and the same amount of CO.
Subject: Química inorgânica
Oxidação
Oxido de ferro
Glicerina
Catálise
Gás natural
language: Português
Publisher: Universidade Federal de Minas Gerais
Publisher Initials: UFMG
Rights: Acesso Aberto
URI: http://hdl.handle.net/1843/SFSA-9ADVTN
Issue Date: 19-Jul-2013
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