Orientador: Mario de Jesus Mendes

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

Resumo: A amônia é um dos derivados do nitrogênio de maior importância industrial e, como tal, a sua produção catalítica a partir do gás de síntese (N2: H2) tem sido estudada por numerosos pesquisadores. O levantamento extensivo da literatura realizado evidencia a concordância por parte da maioria...

Resumo: A amônia é um dos derivados do nitrogênio de maior importância industrial e, como tal, a sua produção catalítica a partir do gás de síntese (N2: H2) tem sido estudada por numerosos pesquisadores. O levantamento extensivo da literatura realizado evidencia a concordância por parte da maioria dos autores quanto á existência de um mecanismo dissociativo para a reação em catalisadores de ferro promovido, cuja superfície se comportaria como sendo energeticamente heterogênea. Existe, contudo ainda uma incerteza quanto á natureza e numero das etapas determinantes, bem como quanto á natureza das espécies dominantes á superfície, o que é explicável em parte pelas diferenças de metodologia de preparação dos catalisadores estudados, e explica, por sua vez, a grande variedade de equações da taxa que tem sido propostas para a reação. A condução de uma análise cinética segura exige a utilização de um método de analise de dados experimentais adequados e simples. Para tanto foi desenvolvido um método de anã lise integral de dados cinéticos, aplicável particularmente aos dados de conversão obtidos em reatores tubulares grais. A discriminação entre modelos cinéticos rivais e a concomitante estimação dos parâmetros cinéticos das equações da taxa derivadas desses modelos pressupõe a disponibilidade de dados cinéticos experimentais confiáveis. A aplicação do método de análise desenvolvido a dados de conversão para a amônia obtidos em reatores tubulares integrais e disponíveis na literatura evidenciam uma deficiente qualidade de tais dados, devido ao fato de os microreatores tubulares usados não se comportam conforme as hipóteses básicas inerentes á metodologia da análise cinética. Dentro das limitações impostas pela qualidade dos dados usados ê poss1vel concluir pela superioridade da equação clássica de Temkin-Pyzhev para a reação de síntese catalítica da amônia, recomendando-secontudo que tal conclusão seja confirmada a partir de dados mais confiáveis a obter de preferencia em microreatores de mistura.

Abstract: Ammonia is one of the nitrogen derivative that has a great industrial importance and, such as, its production from the synthesis gas (N2:H2) has been by several investigators. catalytic studied the extensive bibliographical research shows a good agreement among several authors as for the...

Abstract: Ammonia is one of the nitrogen derivative that has a great industrial importance and, such as, its production from the synthesis gas (N2:H2) has been by several investigators. catalytic studied the extensive bibliographical research shows a good agreement among several authors as for the existence o f a dissociative mechanism for the reaction on iron promoted catalyst, whose surface behaves as energetically non-uniform. It is although an uncertainty about the nature and number of determinant steps, as well as about the nature of the most abundant species at the surface, that is explained by the different methods of catalyst preparation, and explain by the other hand, the elevated number of rate equations that has been proposed for this reaction. An assured kinetic analysis must be conducted with a powerful and simple method of experimental data analysis. For this reason, it was developed an integral method of kinetic data analysis, specially applicable to conversion data obtained in integral tubular reactors. The discrimination between kinetic rival models and simultaneous parameter estimation must be based on assured experimental kinetic data. The application of such method to available conversion data for ammonia obtained in integral tubular reactors, shows that this data are deficient, because the tubular microreactors employed do not behaves in accordance with the hypothesis inherent to the methodology of kinetic analysis. Taking into account the limitations of this data , it is possible to conclude that the classic Temkin-Pyzhev rate equation for the catalytic ammonia synthesis best fit the data, but is recommend however that this conclusion must be confirmed from kinetic data preferably obtained in mixing microreactors.