Browsing by Author "Santander Contreras, Francisca Daniela"

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    Modelación cinética de la hidrogenación de CO2 para producir metano o metanol.
    (Universidad de Concepción, 2025) Santander Contreras, Francisca Daniela; Jiménez Concepción, Romel Mario
    La hidrogenación de CO representa una vía prometedora para convertir el CO2 en productos químicos de alto valor agregado mediante procesos catalíticos, donde es necesario el conocimiento de las rutas de reacción que permita un diseño racional de catalizadores. Este trabajo aborda la modelación cinética de la hidrogenación de CO> para la producción de metano y metanol. Se emplearon catalizadores de 0.5% y 10% peso Ni soportados en SiO2 y ZrO> para la metanación de CO y catalizadores con 6 y 8 átomos de In por nm? soportados en SiO; y ZrO», respectivamente, evaluando sus desempeños en reacciones de hidrogenación de COa, para producir metanol. Los experimentos se llevaron a cabo en un reactor de lecho fijo con condiciones controladas de temperatura, presión y tiempos de residencia, bajo estricto régimen cinético. Para cada sistema catalítico, se evaluó el efecto del tiempo de residencia evidenciando que los productos (H20 y CO) afectan la cinética y la cobertura de especies en la superficie catalítica, lo que debe ser considerada en el análisis y la modelación. Adicionalmente, se estudió el efecto de las presiones parciales de los reactivos y productos sobre la velocidad de reacción, permitió el entendimiento de la cinética y mecanismo de reacción. Las velocidades de formación de CHa y CH3OH mostraron dependencias positivas con las presiones de H2 y CO2, mientras que las presiones de los productos como agua y/o CO impactaron negativamente. La ruta de formación de metano sobre Ni involucra la formación de CO* como intermediario, siendo la adición de H* su etapa cinéticamente relevante. El catalizador de Ni soportado en ZrO2 evidenció al formiato bidentado como especie espectadora abundante en superficie, la cual se debe considerar en el balance de sitios del modelo cinético del tipo L-H. Para la reacción de hidrogenación de CO> a metanol se propone que sigue la ruta que involucra la formación de formiatos monodentado cuando el In20; se soporta en SiO», mientras que sobre ZrO> se confirmó la presencia de formiato bidentado. Por su parte, se confirmó que el paso limitante del mecanismo sobre In203/SiO; es la descomposición formiato bidentado, mientras que sobre ZrO» es la tercera adición de H*. El ajuste de la data cinética para la metanación de CO considerando tanto reactor integral como diferencial entrego valores similares para los parámetros de los modelos cinéticos. Sin embargo, para la formación de metanol, donde se evidenció un efecto pronunciado del agua sobre la cinética, se pudo apreciar una mejora en el ajuste de los datos y un cambio en los parámetros cinéticos al modelar el reactor como flujo-pistón, indicando la necesidad de utilizar dicho modelo en caso de inhibiciones relevantes por los productos.
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