Desenvolvimento da tecnologia GTL de produção de metanol a partir do gás de síntese - SALES, Deivson Cesar Silva (2013)
Tendo em vista o desenvolvimento de uma abordagem diferente da convencional adotada para a síntese do metanol, justificado pelo crescimento do mercado de consumo e produção dessa matéria prima, foi desenvolvido um processo de síntese via gás de síntese em reator de mistura. Nesse processo, o leito catalítico foi posicionado em um cesto no interior do reator, que girava em rotações pré-determinadas, entre 200 – 800 RPM, onde foram conduzidas avaliações cinéticas. Operando-se com um catalisador comercial (KATALCOJM 51-8), nas condições definidas por meio de avaliações termodinâmicas, de equilíbrio líquido-vapor e fluidodinâmica, foi determinada a região de operação do sistema, estabelecida em pressões na faixa de 20,0 – 30,0 atm e temperaturas de 473 – 573 K, com base em um planejamento fatorial 3². Foram conduzidas, nessas condições, avaliações dos efeitos de resistência externa, por influência da velocidade de rotação do cesto catalítico, via quantificação do número de Biot. Avaliações do regime de operação nessas condições também indicaram o estabelecimento do regime químico de operação, com domínio da reação catalítica, via determinação do módulo de Thiele modificado. Em operação descontínua com uso do catalisador comercial, produziu-se metanol com conversão média de CO e H2, rendimento e seletividade médios a metanol iguais a 86%, 96%, 39% e 70%, respectivamente a 30,0 atm e 523 K. Foram formulados catalisadores baseados em Cu e Zn sobre γ-alumina, preparados pelo método de impregnação úmida e caracterizados via análises de difração de raios-x, espectrofotometria de absorção atômica e propriedades texturais (área superficial, volume de poros, volume de microporos e raio médio de poros). Em operação descontínua, esses catalisadores tiveram suas atividades catalíticas avaliadas, alcançando conversão de CO, rendimento e seletividade médios a metanol iguais a 32,5%, 25% e 85%, respectivamente. Foram desenvolvidos modelos cinéticos para predição do comportamento dos reagentes e produtos no processo, em termos do modelo de Langmuir-Hinshelwood-Hougen-Watson, a partir dos quais foi possível a quantificação dos parâmetros cinéticos e de equilíbrio. Esses modelos foram estendidos à predição do comportamento das operações em regime contínuo, conduzidas para o catalisador comercial e aqueles formulados.