Produção de gás de síntese por plasma térmico via pirólise de metano e dióxido de carbono

Abstract

Recebido em 28/8/10; aceito em 5/5/11; publicado na web em 8/7/11 PRODUCTION OF SYNTHESIS GAS BY THERMAL PLASMA VIA PYROLYSIS OF METHANE AND CARBON DIOXIDE. In this work the production of synthesis gas from a mixture of methane (CH 4 ) and carbon dioxide (CO 2 ) by thermal plasma was studied. The best relation found for the gas mixture [CO 2 ]/[CH 4 ] was 1.3. Under the excess of CH 4 in the gas mixture soot was formed and also benzene, indene and naphthalene were identified. The disulfides compounds in the gas mixture were degraded causing no interference in the synthesis gas production, suggesting no needs of pretreatment step for sulfurorganic compounds removal in the process.Keywords: synthesis gas; biogas; argon thermal plasma. INTRODUÇÃOO biogás é o produto da decomposição por micro-organismos em condições anaeróbicas de matéria orgânica proveniente de diferentes fontes, como aterros sanitários, biodigestores e resíduos animais. A composição do biogás varia de acordo com o tipo de matéria orgânica precursora sendo constituído principalmente de metano (45 a 65%), dióxido de carbono (35 a 41%), nitrogênio (1 a 17%) e oxigênio (< 1%). Contém também, em menor quantidade, outros compostos orgânicos, como benzeno e tolueno, aldeídos e cetonas, ácidos graxos voláteis, sulfetos e dissulfetos, amônia e aminas, conferindo ao biogás cheiro desagradável. . 2 Também pode ser usado em processos de reforma catalítica ou reforma a seco na produção de gás de síntese (singás). No processo catalítico a presença de compostos sulfurados causa envenenamento do catalisador requerendo uma etapa de pré-tratamento dos gases. A reforma a seco permite a conversão de CH 4 e CO 2 , em gás de síntese através das seguintes reações: Equação 1, na razão de 1:1 entre H 2 /CO; adequada para síntese de metanol (Equação 2) ou para o processo Fisher-Tropsch para a produção de alcanos (Equação 3): 3,4 CH 4(g) + CO 2(g) → 2H 2(g) + 2CO (g) (1)A reforma é especialmente conveniente para gases provenientes de fontes que apresentem quantidades similares de CH 4 e CO 2 , por exemplo, biogás de aterros. A reforma de metano com CO 2 é acompanhada por reações competitivas paralelas (Equações 4, 5 e 6), que modificam o equilíbrio de conversão do CO 2 e CH 4 :A reação 4 aumenta a conversão de CO 2 e o rendimento de CO, a reação de Boudouard (Equação 5) diminui a conversão de CO 2 e o rendimento de CO; a Equação 6 aumenta a conversão do metano e o rendimento de H 2 . As reações 5 e 6 são também responsáveis pela formação de carbono sólido durante o processo. 4 Os processos de reforma comumente usados na indústria possuem várias limitações técnicas, tais como ignição lenta, necessidade de uma fonte térmica externa devido ao elevado calor absorvido pela reação e a remoção de compostos sulfurados para evitar o envenenamento do catalisador. 5-8Para superar as limitações das técnicas tradicionais, novas propostas de reforma estão sendo estudadas como, por exemplo, a reforma por plasma térmico. O plasma térmico consiste de uma mistura de espécies quimicamente ...

Produção de biogás em áreas de aterros sanitários: uma revisão

“…O biogás é o produto da decomposição por microrganismos em condições anaeróbias de matéria orgânica, proveniente de diferentes fontes, como aterros sanitários, biodigestores e resíduos animais, podendo ser usado como combustível, devido à alta porcentagem de metano em sua composição (KHALAF et al, 2011).…”

Produção de Hidrogênio e Negro de Carbono a partir da Degradação de Metano por Plasma Térmico

“…Considerando que o CH 4 utilizado nos testes tem uma concentração de 99 %, impurezas também podem gerar reações paralelas isso justifica os resultados encontrados (KASSEL 1932apud FRIDMAN, 2008, (KHALAF et al, 2011).…”

Desulfurization of Biogas via Dielectric Barrier Discharges

“…– The use of plasma discharges applied to biogas has been scientifically demonstrated with respect to the production of synthesis gas 3, usually employing thermal plasmas 4, but also non‐thermal plasma discharges 5. Plasma discharges have also been employed for H 2 production 6, 7, mostly via reforming processes 8 such as direct reforming 9, steam reforming 10 or partial oxidation 11, 12.…”