Optimización Catalítica de la disociación de Amoniaco Como

Optimización Catalítica de la disociación de Amoniaco Como
Fuente de Hidrógeno
Carla Bonilla, Eduardo Meyer, Gianni Olguín*, Carlos Carlesi.
Escuela reingeniería Química, Pontificia Universidad Católica de Valparaíso
Avenida Brasil 2147, Valparaíso, fono (32) 227 3738, *gianni.olguin@ucv.cl
Introducción: La obtención de hidrógeno a partir de amoniaco se presenta como una
alternativa de solución al problema de almacenamiento y transporte del hidrógeno, factible
de utilizar en la generación de energía útil y limpia, a través del acoplamiento con unidades
generadoras que utilicen hidrógeno como combustible.
La eficiencia del proceso de descomposición catalítica del Amoniaco, depende fuertemente
de la naturaleza del catalizador utilizado, incidiendo en el consumo energético y costos
asociados
El proyecto tiene por objetivo la determinación de una ruta simple de síntesis de catalizador
de bajo costo en base a Ni y con pequeñas cantidades de Rutenio, para lograr aumentar la
eficiencia de la reacción de disociación de amoniaco, testeando estos mediante un reactor
catalítico piloto.
Experimental: La cinética considerada corresponde a la expresión 1[1-3], con la cual fue
posible modelar la reacción en función de las diferentes variables operativas Obteniendo
mediante el análisis cinético, el diseño para el reactor de prueba reactor de prueba.
El sistema de prueba consiste en un reactor de lecho empacado como elemento principal,
montado en un sistema de calefacción eléctrica, capaz de alcanzar temperaturas de hasta
800 ºC, trabajando a presiones de operación de hasta 12 bar y de largo ajustable (sistema
modular).
El catalizador considerado corresponde a Níquel
dPNH 3
0, 4
−
= k ⋅ PNH
⋅ PH−20, 6
soportado sobre un substrato cerámico de
3
dt
composición mostrada en la Tabla 1. EL Níquel
Expresión 1
fue depositado por medio de la impregnación del
soporte en soluciones de cloruro de Níquel en
Modelo
Fibratec Bulk HT
Características físicas:
presencia de Urea (como combustible)
1315 °C
Temperatura de funcionamiento
promoviéndose la descomposición térmica
96 kg./m
Densidad
controlada de los cloruros.
Composición química:
44-50 %
Al O
50-56 %
La conversión de amoniaco fue monitoreada a la
13-19 %
SiO
0.1-0.2 %
ZrO
salida del sistema cuantificando indirectamente
0.1-0.2 %
Fe O
TiO
el amoniaco no convertido que reacciona en una
trampa de ácido sulfúrico diluido dando sulfato
Tabla 1: Características del substrato usado
de amonio, en condiciones cuando el sistema
como soporte de las partículas de Ni
alcanza estado estacionario.
3
2
3
2
2
2
3
2
Resultados y Discusión: Fue posible obtener una ruta reproducible para el catalizador,
determinando la necesidad de un exceso de 20% molar de urea en la reacción y una
temperatura de mínima 500ºC en el horno la cual garantiza una eficiencia cercana al 100%
en masa de Níquel depositada con minimización de residuos de carbón.
Se obtuvo una vía reproducible y de relativo bajo costo para la síntesis de catalizadores en
base a Níquel, encontrándose un óptimo en la concentración final de material activo,
además se valido el sistema cinético supuesto mediante el ajuste con los primeros datos
experimentales.
La experimentación futura contempla a la introducción de porcentajes de Ru, sintetizados
por análoga ruta basada en cloruros de este metal para la evaluación de la influencia de este
componente en la actividad catalítica y la evaluación del beneficio económico de esta
introducción.
Bibliografía:
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J. Zhang, H. Xu, W. Li, Applied Catalysis A: General 296 (2005) 257
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A.S. Chellapa, C.M. Fischer, W.J. Thomson, Applied Catalysis A: General 227
(2002) 231
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S. H. Isrania, B. K. R. Nair, M. P. Harold, Catalysis Today 139 (2009) 299