Studi e sperimentazione del processo di produzione di combustibili liquidi da carbone

Le attività svolte durante il periodo Ottobre 2011-Settembre 2012 possono essere suddivise in 4 tasks principali. Il primo task ha riguardato la preparazione e la caratterizzazione di catalizzatori a base di ferro per la sintesi di Fischer-Tropsch. In tale ambito, sulla base di indicazioni di letteratura, è stata selezionata la tecnica di preparazione per co-precipitazione, in quanto porta a sistemi più attivi. In particolare si sono investigati alcuni parametri della procedura di preparazione quali l’effetto della presenza dei promotori, il tempo di maturazione ed il pH di co-precipitazione. I risultati ottenuti hanno evidenziato che è risultata essere vantaggiosa la presenza dei promotori; in particolare si è riscontrato che l’aggiunta di zinco determina un incremento dell’area superficiale evitando il sintering dei cristalliti di ematite durante i processi termici, mentre la presenza di potassio e di rame garantisce una diminuzione della temperatura a cui iniziano i processi di riduzione del catalizzatore. ll tempo di maturazione non comporta considerevoli variazioni delle proprietà morfologiche, strutturali e chimiche del catalizzatore. Diversamente il pH a cui avviene la co-precipitazione assume un ruolo chiave, in quanto porta alla sintesi di materiali cristallini se condotta a pH = 7 e di catalizzatori amorfi se condotta a pH = 6. Il secondo task ha riguardato lo studio della reattività dei catalizzatori, preparati nel task 1, mediante prove di attività catalitica nella reazione Fischer-Tropsch. Il catalizzatore ottenuto co-precipitando con un pH 7, cristallino, risulta essere attivo con conversione del CO del 22% in condizioni rappresentative della sintesi (T = 220°C, P = 30 bar, GHSV = 6 Nl/h/gcat, rapporto molare H2/CO pari a 2). Inoltre il catalizzatore presenta bassa selettività a metano (< 3%), modesta selettività alla CO2 (20%) e selettività a idrocarburi C5+ superiore al 50%. Il catalizzatore ottenuto a pH 6, amorfo, non ha evidenziato una attività apprezzabile. Questo risultato potrebbe indicare la necessità della presenza di una fase cristallina affinché possa avvenire la reazione di Fischer-Tropsch. Il terzo task ha riguardato la progettazione e la costruzione di un impianto di laboratorio operante ad alta pressione per la sintesi di Fischer-Tropsch. Questo impianto è stato realizzato con la logica di poter effettuare attività di “screening” catalitico per individuare, in tempi ragionevoli, i catalizzatori e le condizioni operative ottimali per il processo. Infine, l’ultimo task è stato relativo ad un’analisi di letteratura dei modelli cinetici utilizzati per la sintesi di Fischer Tropsch su catalizzatori a base di ferro.