Oxidação parcial de metano a compostos oxigenados (HCHO e CH3OH) sobre catalizadores oxidos MoOx/MgO-SiO2 e VOx-SiO2
Gessie Maria Silva de Andrade
TESE
Português
T/UNICAMP An24o
Campinas, SP : [s.n.], 2003.
151p. : il.
Orientador: Gustavo Paim Valença
Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Quimica
Resumo: A utilização cada vez maior do gás natural como combustível deve-se ao aumento da demanda de energia nos países em crescimento acompanhado da disponibilidade crescente das reservas de gás em relação às de petróleo, o que pode tomá-Io uma fonte de energia de grande importância neste século...
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Resumo: A utilização cada vez maior do gás natural como combustível deve-se ao aumento da demanda de energia nos países em crescimento acompanhado da disponibilidade crescente das reservas de gás em relação às de petróleo, o que pode tomá-Io uma fonte de energia de grande importância neste século XXI. O metano é o componente presente em maior quantidade no gás natural, constituindo mais de 90% da fração dos hidrocarbonetos. Um dos processos mais utilizados para funcionalização das moléculas de hidrocarbonetos, tais como o metano, é a oxidação parcial. Desta forma, no presente estudo foi realizada a oxidação parcial do metano a compostos oxigenados (HCHO e CH30H) a pressão atmosférica utilizando catalisadores de óxidos redutíveis de MoOx/MgO-Si02 e VOx/MgO-Si02 com a finalidade de investigar a influência da introdução de MgO no suporte dos catalisadores e da concentração superficial de Mo+n e V+n na atividade e seletividade destes catalisadores, assim como o efeito da razão CH4:O2 na cinética desta reação. Os óxidos mistos de MgO- Si02 foram preparados em razões atômicas preestabelecidas (Mg:Si = 1:0, 3:1,2:1, 1:1, 1:3, 1:2 e 0:1), secos e calcinados a 400 K por 12 horas e 1050 K por 5 horas, respectivamente. O método para a introdução da fase ativa Mo ou V nos suportes foi a impregnação incipiente, obedecendo-se seis diferentes percentagens em peso de Mo+6 ou V+5 nos sólidos finais: 0,1%, 1,67%, 2,2 %, 3,25%, 4,82%, 6,4%, os quais foram caracterizados por difração de raios-X, adsorção de N2 e adsorção seletiva de O2. Os principais produtos observados para a reação em estudo foram HCHO, CO, CO2, sendo que HCHO e CH30H (produtos de oxidação parcial) foram favorecidos por altas razões molares de CH4:O2. A formação de CH3OH foi observada em teores moderados de óxidos metálicos (0:l[Mg:Si]/0,I%Mo e 0:1[Mg:Si]/3,25%Mo), os quais apresentaram consideráveis seletividades para esse produto (32% e 18%, respectivamente). Os resultados obtidos para as constantes de velocidade demonstraram que para baixas conversões, a seletividade para HCHO se aproxima de 100%, enquanto a seletividade para CO2 se manteve em valores baixos, próximos de zero, mostrando que em condições diferenciais (conversão de CH4 < 10%) a velocidade de formação de HCHO é maior que a velocidade de formação de CO2
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Abstract: Methane is the major component of natural gas, often present as more than 90% of the gas. Current1y it is primarily used as a fuel. In the chemical industry it is used in the production of synthesis gas, hydrogen, and in the manufacture of the halogen derivatives of methane, acetylene,...
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Abstract: Methane is the major component of natural gas, often present as more than 90% of the gas. Current1y it is primarily used as a fuel. In the chemical industry it is used in the production of synthesis gas, hydrogen, and in the manufacture of the halogen derivatives of methane, acetylene, hydrogen cyanide, technical carbon, and many other products. The direct conversion of methane to formaldehyde and methanol in a single catalytic step in sufficient1y high yield would give rise to new opportunities in the conversion of natural gas to other useful fuels and chemicals. Both the homogeneous and heterogeneous processes have been studied under various conditions although progress toward obtaining a yield that would make such a process industrially viable has been very slow. The majority of these studies have involved metal oxide catalysts. In this work, the selective oxidation of methane to oxygenated compounds (HCHO e CH3OH) at atmospheric pressure was studied on MoOxfMgO-SiO2 and VOx/MgO-SiO2. The mixed oxides of magnesia and silica were prepared in different atom ratios (Mg:Si = 1:0, 3:1,2:1, 1:1, 1:3, 1:2 or 0:1), dried at 400 K for 12 h and calcined at 1050 K for 5 h. The active phase, Mo (H24Mo7N6O24) or V (H4NO3 V), was added to the supports by the incipient wetness method. The percentages of Mo or V added to the mixed oxides were 0,1%, 1,67%,2,2%,3,25%,4,82% or 6,4%. The solids were characterized by X-ray diffraction, BET surface area and oxygen chemisorption. The objective of the present work was to study the influence of the introduction of MgO in the supports, of the amount of Mo and V on the surface of the supports and of the CH4:O2 molar ratios. Both supported Mo and V oxides were active in the conversion of methane to C1-oxygenates and Cox. The main products of the oxidation reaction were HCHO, CO and CO2. The partial oxidation products (HCHO, CH30H) were favored by high CH4:O2 molar ratios and formaldehyde was the first oxidation product, which was further oxidized to CO. The vanadium oxide catalysts were more active than the molybdenum oxide catalysts in conversion of methane. However, the higher reaction rate also resulted in a further oxidation of HCHO to CO
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Valença, Gustavo Paim, 1960-
Orientador
Sprung, Renato, 1945-
Avaliador
Perez, Silvia Azucena Nebra de, 1943-
Avaliador
Bueno, Jose Maria Correa
Avaliador
Gomez Cobo, Antonio José, 1957-
Avaliador
Oxidação parcial de metano a compostos oxigenados (HCHO e CH3OH) sobre catalizadores oxidos MoOx/MgO-SiO2 e VOx-SiO2
Gessie Maria Silva de Andrade
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Gessie Maria Silva de Andrade
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