[pt] SIMULAÇÃO TERMODINÂMICA E MODELAGEM CINÉTICA DO PROCESSO DE DECOMPOSIÇÃO DE SULFATOS COM DIFERENTES NÍVEIS DE ESTABILIDADE TÉRMICA NA PRESENÇA DE CATALISADORES

[en] THERMODYNAMIC SIMULATION AND KINETIC MODELING OF THE DECOMPOSITION PROCESS OF SULFATES WITH DIFFERENT LEVELS OF THERMAL STABILITY IN THE PRESENCE OF CATALYSTS

[pt] NATHALLI MEORLLUW MELLO

[pt] DECOMPOSICAO TERMICA

[pt] AL2O3

[pt] PD

[pt] CINETICA

[pt] CICLO DE DECOMPOSICAO AGUA-ENXOFRE

[pt] NH4 2 SO4

[pt] MGSO4

[en] THERMAL DECOMPOSITION

[en] AL2O3

[en] PD

[en] KINETICS

[en] SULFUR WATER-SPLITTING CYCLES

[en] NH4 2 SO4

[en] MGSO4

[pt] Os ciclos termoquímicos de decomposição de água relacionados ao enxofre são uma importante classe de processos químicos considerados para a produção de hidrogênio. Recentemente, a decomposição térmica do sulfato de magnésio e sulfato de amônio tem sido relatada como uma potencial operação unitária em um desses ciclos. Portanto, algum interesse tem sido observado no uso de catalisadores para diminuir a energia de ativação de sulfatos que se decompõem em altas temperaturas, como o magnésio e a adição de um agente modificador para facilitar a separação dos produtos no caso de sulfatos que se decompõem em baixas temperaturas como amônio. Neste contexto, a presente tese relata os resultados da modelagem termodinâmica e cinética associada a este sistema de reação na presença de Pd suportado sobre gama-Al(2)O(3). Para o sistema Mg a presença de tais espécies é responsável por deslocar a temperatura de decomposição para valores mais baixos em pelo menos 100 graus C. Observou-se que o teor de magnésio ainda está orientado para a formação de MgO. Os resultados obtidos indicam que o catalisador Pd/Al(2)O(3) pode ser uma boa alternativa na redução da temperatura de decomposição térmica, pois sua presença foi responsável por diminuir a energia de ativação do processo de 368,2 para 258,8 kJ.mol(-1). Para o sistema NH4 pode-se observar que ocorre em quatro etapas e a formação de sulfato de alumínio, sendo a última espécie portadora de sulfato, proporciona a separação do óxido de enxofre liberando-o em uma etapa diferente dos demais produtos gasosos. A presença de paládio pode atuar como redutor da energia de ativação desta etapa, deslocando a temperatura de decomposição para valores inferiores em pelo menos 90 graus C e a reduzindo os valores de energia de ativação entre 12 – 30 por cento abaixo do encontrado na literatura oriundos de modelos gráficos.

[en] The sulfur related thermochemical water-splitting cycles are an important class of chemical processes considered for hydrogen production. Recently, the magnesium and the ammonium sulfate thermal decomposition have been reported as a potential unit operation in one of these cycles. Therefore, some interest has been observed in the use of catalysts to lower the activation energy for sulfates that decompose in high temperatures, as such magnesium and the addition of a modifying agent to facilitate separation of the products in the case of sulfates that decompose into low temperatures as ammonium. In this context, the present thesis reports the thermodynamics and kinetics modeling results associated with this reactions systems in the presence of a Pd supported over gamma-Al(2)O(3). For Mg system the presence of such species is responsible for shifting the decomposition temperature to lower values in at least 100 degrees C. It was observed that the magnesium content is still oriented towards MgO formation. The obtained results indicate that the Pd/Al(2)O(3) catalyst could be a good alternative in reducing the thermal decomposition temperature as its presence was responsible for diminishing the process activation energy from 368.2 to 258.8 kJ.mol(-1). For NH(4) system it can be observed four steps for reactions and formation of aluminum sulfate, as the last sulfate bearing species, provided the separation of the sulfur oxide releasing it in a different step from the other gaseous products. The presence of palladium can act as an activation energy reducer, shifting the decomposition temperature to lower values in at least 90 degrees C and decreasing the activation energy by 12 – 30 percent than that found in the literature.

RODRIGO FERNANDES MAGALHAES DE SOUZA

FRANCISCO JOSE MOURA

EDUARDO DE ALBUQUERQUE BROCCHI

FRANCISCO JOSE MOURA

JOSE BRANT DE CAMPOS

AMANDA LEMETTE TEIXEIRA BRANDAO

RODRIGO FERNANDES MAGALHAES DE SOUZA

VICTOR DE ANDRADE ALVARENGA OLIVEIRA

2022-09-29

2022-04-28

[pt] TEXTO

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https://doi.org/10.17771/PUCRio.acad.60676