Produção de álcoois de cadeia curta por hidrogenação de CO utilizando catalisadores Cu/Nb2O5/Al2O3

IF 0.5 4区 材料科学 Q4 MATERIALS SCIENCE, MULTIDISCIPLINARY
Rodolfo de Andrade Schaffner, Alan Marchesi Fortes, Sérgio Vitor Cavalcanti Trevisan, R. Domingues, L. Conceição, H. J. Alves
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Abstract

A producao de alcoois pela hidrogenacao do CO na presenca de um catalisador, normalmente Cu/ZnO/Al2O3, em pressoes de 50-100 bar e temperaturas na faixa de 220 a 300 °C, e uma importante rota de producao do metanol. Neste cenario, um novo catalisador foi sintetizado substituindo o ZnO por Nb2O5, que por sua vez, trata-se de uma materia prima nacional com propriedades semicondutoras semelhantes ao oxido de zinco, sendo pouco investigada ate o momento. Deste modo, esta pesquisa tem como objetivo avaliar o desempenho do catalisador Cu/Nb2O5/Al2O3 na reacao hidrogenacao do CO para producao de alcoois de cadeia curta, em especial o metanol. A sintese do catalisador foi feita via impregnacao umida, e seguiu a mesma proporcao (% massica) do catalisador comercial Hifuel R120 Cu/ZnO/Al2O3, sendo sua composicao baseada na seguinte relacao 18,7/50,5/30,8, respectivamente. O catalisador foi peletizado e caracterizado pelas tecnicas de Fissisorcao de N2, Difracao de Raios X, Microscopia Eletronica de Varredura, Microscopia Eletronica de Transmissao, Dessorcao a Temperatura Programada de NH3 e Distribuicao de tamanhos de particulas por DLS. Os ensaios reacionais foram conduzidos a 250 oC e 40 bar, usando uma mistura sintetica de H2:CO (White Martins, 99%) de 2:1 em uma unidade experimental, sendo o produto liquido obtido, analisado por cromatografia gasosa e espectroscopia de infravermelho por transformada de Fourier (FTIR). O catalisador apresentou bons resultados na reacao de hidrogenacao do CO, produzindo principalmente alcoois de cadeia curta, o desempenho do catalisador foi comparado ao do Cu-ZnO-Al, sintetizado neste trabalho para comparacao. Alem disso, os resultados indicam que e possivel atuar no preparo do catalisador ou nas condicoes reacionais para tornalo mais seletivo ao metanol e obter uma maior conversao do gas de sintese. Palavras-chave: Hidrogenio. Gas de sintese. Metanol. Niobio.
用Cu/Nb2O5/Al2O3催化剂加氢CO生产短链醇
在催化剂(通常是Cu/ZnO/Al2O3)的存在下,在50-100 bar的压力和220 - 300°C的温度范围内,通过CO加氢生产酒精,这是生产甲醇的重要途径。在这种情况下,用Nb2O5代替氧化锌合成了一种新的催化剂,而Nb2O5又是一种具有类似氧化锌半导体性能的国产原料,目前研究较少。因此,本研究旨在评价Cu/Nb2O5/Al2O3催化剂在CO加氢反应生产短链醇,特别是甲醇中的性能。采用湿浸渍法合成催化剂,其比例与Hifuel R120 Cu/ZnO/Al2O3相同,其组成比例分别为18.7 / 50.5 / 30.8。采用N2吸附、X射线衍射、扫描电子显微镜、透射电子显微镜、NH3程序升温解吸和DLS粒度分布等技术对催化剂进行了造粒和表征。反应试验在250℃和40 bar条件下进行,使用H2:CO (White Martins, 99%) 2:1的合成混合物,得到的液体产物,气相色谱和傅里叶变换红外光谱(FTIR)分析。该催化剂在CO加氢反应中表现出良好的效果,主要生产短链醇,并与本研究合成的Cu-ZnO-Al催化剂进行了性能比较。此外,结果表明,在催化剂的制备或反应条件下,有可能使其对甲醇更有选择性,并获得更高的合成气转化率。关键词:成形。合成气。甲醇。铌。
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