Aplicações de carbetos de molibdênio, tungstênio e bimetálicos (Mo/W) na reação de reforma a vapor de metano - Christofoletti, Thiago (2004)
A reação de reforma a vapor de metano é uma das rotas mais utilizadas para a produção de hidrogênio. Nessa reação, hidrocarbonetos leves reagem com vapor de água levando à formação de hidrogênio como produto principal, e monóxido e dióxido de carbono como produtos secundários. O catalisador normalmente utilizado é níquel suportado, porém este apresenta o inconveniente de sofrer desativação por coqueificação. Assim, contínuos esforços têm sido realizados para melhorar a eficiência do sistema catalítico. Uma das alternativas é a utilização de carbetos de metais de transição do grupo VI, entre os quais destacam-se os de tungstênio e de molibdênio. Atualmente, as pesquisas concentram-se em desenvolver um método de preparação adequado (carburização) para que o material tenha boa atividade catalítica. Procurando contribuir com esta linha de pesquisa, neste trabalho foram preparados, caracterizados e testados carbetos de molibdênio, tungstênio e sólidos bimetálicos (Mo/W). Como primeira etapa, os carbetos foram preparados utilizando-se mistura gasosa CH4/H2 em três diferentes temperaturas de carburização (700ºC, 800ºC e 900ºC), formando os materiais não suportados. Catalisadores suportados em γ-Al2O3 também foram preparados pelo mesmo processo, visando a obtenção de sólidos ativos com maiores áreas superficiais. Na preparação dos catalisadores bimetálicos, escolheu-se 800ºC como única temperatura de carburização. Os compostos foram caracterizados por espectroscopia de emissão atômica por plasma induzido, análise elementar de carbono, área superficial específica, difração de raios-X, espectroscopia por espalhamento Raman e reação na superfície à temperatura programada. Os ensaios catalíticos foram realizados com razão molar de alimentação vapor/carbono igual a 4,0, utilizando-se micro-reator tubular de leito fixo de quartzo, com os produtos da reação analisados em linha por cromatógrafo a gás. Nas condições de alimentação utilizadas, todos os catalisadores apresentaram-se estáveis durante o tempo de reação, apresentando bons níveis de conversão. Os ensaios reacionais foram sempre precedidos de uma reação na superfície à temperatura programada, com o intuito de \"limpar\" a superfície, retirando os carbonos livres (pirolítico e grafítico). Os resultados dos ensaios apresentaram relação direta com o valor da área superficial específica. Para os carbetos de molibdênio, o Mo2C/Al2O3 (700ºC), que apresentou a maior área superficial, mostrou também altas conversões em produtos da reação. Para o tungstênio, o composto WC/Al2O3 (800ºC), com maior área, também levou às melhores conversões. As conversões obtidas com os catalisadores bimetálicos apresentaram valores intermediários aos demais sólidos que continham um único metal.