Nel presente lavoro verranno studiati catalizzatori a base di ferro per la sintesi di Fischer-Tropsch (CO + H2 ¿ idrocarburi). E¿ stato scelto il ferro quale metallo attivo in quanto è l¿elemento maggiormente utilizzato anche industrialmente (oltre al cobalto) soprattutto perché favorisce la reazione di water gas shift.
I campioni, tutti supportati sul silice, verrnno preparati con differenti metodologie e caratterizzati mediante analisi BET (sul campione fresco e sull¿esausto per valutare il grado di disattivazione), XPS, TPR, porosimetria a mercurio e chemisorbimento con H2. Verranno inoltre condotti test catalitici in un impianto da laboratorio dotato di reattore a letto fisso operante a temperature fino a 300°C e 20 bar e direttamente interfacciato ad un gascromatografo equipaggiato con una colonna capillare adatta a separare idrocarburi da C1 a C15.
In una ricerca precedente era stata studiata una serie di catalizzatori al 50% Fe (% in peso) supportati su silice preparati utilizzando diverse metodologie; dallo studio dei dati di conversione e selettività era emerso che il catalizzatore migliore era quello preparato mediante un metodo misto utilizzando cioè gli ultrasuoni durante uno dei passaggi dell¿impregnazione classica del metallo sul supporto (MCUS).
Il lavoro proposto avrà i seguenti propositi:
1) studiare le potenzialità del catalizzatore MCUS, modificando sia le condizioni operative (pressione e temperatura) di reazione, per valutarne l¿influenza su conversione e selettività dei prodotti a peso molecolare > C2, sia l¿alimentazione dei reagenti con l¿introduzione nel gas di sintesi di He (H2/CO=2 H2/He=1) che, grazie all¿elevata conducibilità termica, può migliorare l¿isotermicità del letto catalitico;
2) aggiungere dei promotori quali K e Cu, in quantità variabili, al fine di ridurre l'ossidazione del ferro durante la cinetica e prevenire la rapida disattivazione del catalizzatore.
3) preparare nuovi catalizzatori utilizzando le microonde durante la fase di impregnazione del metallo catalitico al fine di migliorare la dispersione del metallo, punto critico della preparativa a causa dell'elevata concentrazione di metallo utilizzato.
4) verificare e ottimizzare lo stadio di preattivazione del catalizzatore al fine di migliorare la sua attività anche nei primi istanti iniziali e ridurre il tempo del transitorio.