Orientador: Jose Claudio Moura

Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia de Campinas

Resumo: O aperfeiçoamento do processo de obtenção oxidativa de acetaldeído exige testes de novos catalisadores, mais ativos, estáveis e seletivos. O presente trabalho procura estudar a cinética da oxidação do etanol a acetaldeído sobre catalisador de Fe-Mo. A coleta de dados, em reator integral, foi...

Resumo: O aperfeiçoamento do processo de obtenção oxidativa de acetaldeído exige testes de novos catalisadores, mais ativos, estáveis e seletivos. O presente trabalho procura estudar a cinética da oxidação do etanol a acetaldeído sobre catalisador de Fe-Mo. A coleta de dados, em reator integral, foi feita na faixa de temperatura de 180 - 240ºC, utilizando-se ar sintético e etanol absoluto à pressão atmosférica, em leito fixo de catalisador com. partículas de aço inoxidável. A diluição do leito catalítico foi necessária para reduzir a taxa aparente de reação por unidade de volume do leito, permitindo que o reator operasse em condições praticamente isotérmicas. Um banho termostático com fluido térmico de boas propriedades de transferência de calor foi utilizado para controlar a temperatura do reator. A interpretação dos dados foi feita pela proposta de mecanismo da reação do tipo Temkin, determinando-se a equação da taxa da reação. O mecanismo proposto para descrever a cinética admi te a adsorção do oxigênio molecular em um único sítio ativo. O catalisador de Fe-Mo apresentou melhor desempenho do que os demais conhecidos, verificando-se conversões de praticamente todo etanol, com rendimento total em acetaldeído e boa estabilidade. Com a equação da taxa obtida, fez-se a simulação de um reator operando em condições industriais, com a final idade de avaliar os efeitos da variação da temperatura de alimentação, da relação molar ar/etanol e da vazão mássica superficial no comportamento do reator quanto à sensitividade paramétrica. Utilizou-se tubos com diâmetro interno de 9,3 e 17 mm. Mostra-se a viabilidade do controle de temperatura do reator pela variação da vazão de etanol e da utilização de altos valores da relação molar ar/etanol para se evitar as faixas de inflamabilidade das misturas presente no reator.

Abstract: In order to improve the oxidation process for obtaining acetaldehyde, testes of new catalysts with better activity, stability and selectivity are necessary. This work studies the kinetic of ethanol oxidation to acetaldehyde over Fe-Mo catalyst. The kinetic data, in the integral reactor,...

Abstract: In order to improve the oxidation process for obtaining acetaldehyde, testes of new catalysts with better activity, stability and selectivity are necessary. This work studies the kinetic of ethanol oxidation to acetaldehyde over Fe-Mo catalyst. The kinetic data, in the integral reactor, was obtained in the range of 180 to 240ºC by means of synthetic air and absolute ethanol at the atmospheric pressure, in the fixed bed of catalyst, diluted with stainless steel particles. It was necessary to dilute the catalytic bed, in order to reduce the apparent rate of reaction per unit of volume, considering that the reactor could operate in isothermal conditions. The thermostatic bath with thermal fluid, with good heat transfer properties was used to control the tcmperature of the reactor. The interpretation of the kinetic data for obtaining a rate equation was accomplished by Temkin's mechanism. The proposed mechanism considers the adsorption of the molecular oxygen in a single active site. The Fe-Mo catalyst cxhibits better performance than the best known catalysts by showing high conversions, good stability and a total yield in acetaldehyde. By means of the rate equation, a reactor simulation was possible under industrial conditions in order to evaluate the effects of temperature feed, of air/ethanol molar ratio and of the superficial mass rate or flow in the parametric sensitivity of the reactor. We have used reactor internal diameters of 9,3 and 17 mm. The control of the reactor temperature was possible by changing the ethanol rate of flow. Also, we have used high values of air/ethanol molar ratio in order to prevent the inflammability ranges of the mixtures in the reactor.