Reformado catalítico de metano a base de sólidos de níquel y cobalto promovidos con estaño y molibdeno

Abstract

El reformado de metano con CO2 o reformado en seco del metano es una alternativa interesante para la producción gas de síntesis (syngas), ya que teóricamente se puede obtener una relación molar H2/CO de 1, la cual es la apropiada para la obtención de hidrocarburos oxigenado por medio de la síntesis de Fischer-Tropsch (FT). Dando además una posibilidad de uso del CO2 que se desecha en las plantas industriales. Sin embargo, el proceso de reformado en seco(CH4 + CO2 = 2H2 + 2CO) tiene asociadas restricciones termodinámicas que conducen al empleo de altas temperaturas, en donde se presenta una fuerte competencia por parte de otras reacciones no deseadas como la reacción de rompimiento de metano y la reacción de Boudouard en las cuales se produce carbón. Estudios termodinámicos realizados llevaron al establecimiento de la temperatura de reacción para el reformado catalítico, determinándose un intervalo de temperatura entre 650°C a 850°C. Sin embargo debido a que termodinámicamente no es posible evitar la deposición de carbón sobre el lecho catalítico, se debe trabajar sobre el aspecto cinético en la búsqueda de nuevos sistemas catalíticos que sean más estables y ayuden a evitar la reacción de coquización. En el presente trabajo, se realizó un análisis preliminar para la reacción de reformado en seco, a base de sólidos de níquel y cobalto soportados en oxido de circonio y oxido de silicio los cuales serán promovidos por molibdeno, estaño a un mismo porcentaje; con el fin de encontrar el mejor desempeño por parte del sólido catalítico para este tipo de reacción. El análisis de la relación molar entre H2/CO se hizo por medio de un espectrómetro de masas, con referencia a la caracterización de los diferentes sólidos utilizados, para esto se recurrirá a la espectroscopia infrarroja, microscopia electrónica de transmisión, área superficial, análisis termogravimetrico y difracción de rayos X. Se espera por medio de estos sistemas catalíticos la disminución de formación de coque sobre el catalizador, evitando así la desactivación del mismo frente a la reacción de reformado en seco. De esta forma se genera un sólido el cual puede ser utilizado a mayor escala para este tipo de procesos.

The methane reformed with CO2 or dry methane reformed is an interesting alternative for the production of synthesis gas (syngas) because, theorically, it can be obtained a molar H2/CO relation of 1. This coefficient is the appropriated for the obtaining of oxygenated hydrocarbons using Fischer-Tropsch (FT) synthesis. It also gives the possibility of utilizing the remainder CO2 from industrial plants. Nevertheless, the dry reformed process (CH4 + CO2 = 2H2 + 2CO) has thermodynamic restrictions associated which lead to the use of high temperatures, where it shows a strong competition with another unwished reactions such as the methane breaking reaction and the Boudard reaction in which coal is produced. Thermodynamic studies lead to the establishment of the reaction temperature for reformed catalytic. It can be determined a temperature interval between 650°C and 850°C. However, because it is thermodynamically not possible to avoid coal deposition on the catalytic bed, It must be worked with kinetic aspect in the searching of new catalytic systems, more stable and which help to avoid coking reactions. In this work, It was realized a preliminary analysis for the dry reformed reaction based on nickel and cobalt solids supported in zirconium oxide and silicon oxide which will be promoted with molybdenum and tin at the same percentage, with the aim of finding the best catalytic solid performance for this kind of reaction. The analysis of molar reaction between H2/CO was done using a spectrometer of masses. In reference of the characterization of the used solids It will done using infrared spectroscopy, microscope of electronic transmission, superficial area, thermo-gravimetric analysis and x-rays diffraction. The diminution of coke formation is expected by means of these catalytic systems. In this way the deactivation from the same in front of the reaction of the dry reformed can be avoided. By this way it is generated a solid that can be used in a higher scale for this kind of process.