Obtenção de gás de síntese por reforma a seco do metano em unidade piloto

Resumo

A reforma a seco do metano (RS) é um processo catalítico endotérmico que ocorre entre 700 e 900 oC, capaz de converter CH4 e CO2 (biogás) em H2 e CO (gás de síntese). Trabalhos têm sido elaborados visando o desenvolvimento de catalisadores ideais para a RS, buscando resolver os problemas encontrados, como é o caso da desativação do catalisador por formação de coque, que reduz o desempenho da produção do gás de síntese e pode obstruir o leito catalítico. Em trabalhos anteriores do Laboratório de Materiais e Energias Renováveis (LABMATER) da UFPR, foi desenvolvido o catalisador 20Ni/Si-MCM-41 que possui bom desempenho na conversão de CH4 e CO2 e baixa tendência à formação de coque (≈10 mgC.gcat-1.h-1), tratando-se de um material com carga nominal de Ni de 20% (m/m), suportado em uma peneira molecular a base de sílica mesoporosa (Si-MCM-41) de elevada área específica (≈600 m2 g-1). Entretanto, somente ensaios em unidades experimentais utilizando o catalisador em pó haviam sido realizados para testar a eficiência do material. Neste trabalho, foi utilizada uma unidade piloto contendo um reator contínuo de leito fixo, com o objetivo de avaliar a atividade do catalisador granulado e sua estabilidade na RS, de forma a subsidiar a construção futura de um reformador em escala industrial. Realizou-se quatro experimentos prévios com variação da composição reacional de 40-70% CH4:30-60% CO2, 3 g do catalisador 20Ni/SiMCM-41 no leito catalítico, temperatura de 800 oC e vazão dos produtos de 36 L.h-1 a 1 atm. Os testes envolvendo variações nas composições de entrada com duração de 4 horas indicaram melhores resultados para a mistura 50% CH4:50% CO2. Também foi realizado um ensaio de 17 horas afim de verificar a estabilidade do catalisador, avaliar a formação de coque durante o tempo de reação e o desempenho da unidade piloto.

Palavras-chave: hidrogênio, sílica mesoporosa, Si-MCM-41.