Simulación de Monte Carlo para la metanación de dióxido de carbono

Abstract

En el presente trabajo se desarrolla el estudio de reacción catalítica de metanación de CO2 por medio del método de Monte Carlo. Se evalúa el comportamiento de un catalizador de platino soportado en alúmina para dos mecanismos. En el primero, la metanación de CO2 procede vía disociación directa de CO , mientras que en el segundo, lo hace vía disociación de CO asistida por H. Se desarrolló un algoritmo que utiliza pirámides hexagonales truncadas como cristalitos metálicos soportados, utilizando la cinética de reacción junto al concepto de probabilidad de un evento para evaluar el componente super cial de cada sitio activo. Además, el estudio consta de la evaluación del comportamiento para distintos tamaños de cristalito y la metanación de CO2 a distintas temperaturas: 200°C , 250°C y 300°C; Agregando, por otro lado, variables de hidrogenación para evidenciar el comportamiento macro de la reacción a través del algoritmo. Los diferentes cristalitos utilizados corresponden a 24, 174 y 630 sitios activos. Para cada uno de éstos se desarrolló una tabla de asignación de características, tanto para la simulación como para los resultados superficiales obtenidos. Cada sitio activo posee una vecindad de sitios dependiendo del tipo característico al cual pertenece, ya sea basal, vértice, lado o algunas de las caras de la pirámide hexagonal truncada. Se asume un comportamiento de adsorción según la teoría de colisiones y las reacciones se desarrollan vía mecanismo Langmuir Hinshelwood. Cada una de las etapas elementales de los mecanismos a evaluar poseen su velocidad con la que se efectúan las evaluaciones de eventos a través de las probabilidades calculadas para el algoritmo de Monte Carlo. Los resultados muestran que los sitios basales del cristalito tienen un papel más importante que el resto de los sitios, lo que se sugiere que la actividad dependerá de la interacción soporte-catalizador.