Desarrollo de soportes estructurados novedosos para catalizadores metálicos usados para deshidrogenación de alcanos y para reformado seco de gas natural

Abstract

El proyecto tiene como objetivo general el desarrollo y optimización de procedimientos de síntesis de soportes estructurados para ser utilizados en la preparación de catalizadores basados en metales nobles para su aplicación en reacciones industriales de deshidrogenación de n-parafinas (de alto y bajo peso molecular) a mono-olefinas, las cuales son utilizables en la producción de polímeros y detergentes biodegradables, y también para aplicarlos en el proceso de reformado seco de metano con CO2. El uso de soportes de alta área específica, baja acidez, buena interacción con los metales y que mejoren los coeficientes de transferencia de calor y masa, es ventajoso en este tipo de reacciones producidas a altas temperaturas (mayores a 400ºC) para minimizar reacciones indeseables. En este sentido los soportes estructurados cumplen perfectamente con la idea de evitar los problemas difusionales. Con respecto a los soportes estructurados, el objetivo principal es desarrollar y optimizar las síntesis consistentes en el recubrimiento de capas delgadas de óxidos metálicos o de diferentes tipos de carbones sobre esferas compactas de alfa-Al2O3, espumas metálicas y minerales. Este recubrimiento o coating se realizará con películas delgadas de MgAl2O4, ZnAl2O4 o gamma-Al2O3 con o sin dopado con lantánidos, o con diferentes materiales carbonosos, quedando una estructura superficial porosa a las cuales se le depositarán metales activos como Pt, Ir, Ru y Ni acompañados de promotores metálicos, que en combinación adecuada permitan lograr alta actividad, selectividad y estabilidad en las reacciones ya mencionadas. En este tema se debe destacar la originalidad del plan de trabajo ya que prácticamente no hay bibliografía que informe sobre el uso de materiales carbonosos como soportes estructurados de catalizadores para procesos de deshidrogenación que se llevan a cabo a altas temperaturas. Asimismo también es escasa la bibliografía sobre el uso de catalizadores estructurados para reformado seco de metano con CO2. De esta manera se pretende obtener nuevos materiales catalíticos activos, selectivos y con un alto grado de estabilidad como así también resistentes a procesos de regeneración, de tal manera que permitan ciclos operativos prolongados con la mayor vida útil y un mínimo de etapas de regeneraciones que no afecten las propiedades del catalizador, lo cual constituiría un verdadero hallazgo tecnológico.

The general objective of the project is the development and optimization of synthesis procedures of structured supports to be used in the preparation of metallic catalysts for application in industrial dehydrogenation reactions of n-paraffins (high and low molecular weight) to mono-olefins, which are usable in the production of biodegradable polymers and detergents, and also to be applied in the process of dry reforming of methane with CO2. The use of supports with high specific area, low acidity, good interaction with metals and that improve the heat and mass transfer coefficients, is advantageous in these types of reactions produced at high temperatures (higher than 400ºC) to minimize undesirable reactions. In this sense, structured supports allow to avoid diffusion problems. With respect to structured supports, the main objective is to develop and optimize the synthesis consisting of coating thin layers of metallic oxides or different types of carbons on compact alpha-Al2O3 spheres, metallic and mineral foams. This coating technique will be carried out with thin films of MgAl2O4, ZnAl2O4 or gamma-Al2O3 with or without doping with lanthanides, or with different carbonaceous materials, leaving a porous surface structure to which active metals such as Pt, Ir, Ru and Ni will be deposited accompanied by promoters Metallics that in suitable combination allow to achieve high activity, selectivity and stability in the above mentioned reactions. In this topic, the originality of the work plan should be highlighted since there is practically no bibliography that reports on the use of carbonaceous materials as structured supports of catalysts for dehydrogenation processes that are carried out at high temperatures. Likewise, the literature on the use of structured catalysts for dry reforming of methane with CO2 is also scarce. In this way, it is intended to obtain new active catalytic materials, selective and with a high degree of stability as well as resistant to regeneration processes that do not affect the properties of the catalyst, which would constitute an important technological discovery.