Conversão do metanol em olefinas catalisada por zeólitas com diferentes características ácidas e estruturais

• Main Author: Flávia Figueiredo Almaraz
• Other Authors: Cristiane Assumpção Henriques
• Format: Others
• Language: Portuguese
• Published: Universidade do Estado do Rio de Janeiro 2011
• Subjects: olefinas leves; processo MTO; HZSM-5; HFER; SAPO-34; HMCM-22; MTO process; olefins; PROCESSOS INDUSTRIAIS DE ENGENHARIA QUIMICA
• Online Access: http://www.bdtd.uerj.br/tde_busca/arquivo.php?codArquivo=2731

Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico === A reação de transformação de metanol em olefinas leves foi investigada sobre as peneiras moleculares HZSM-5, HFER, SAPO-34 e HMCM-22. A caracterização físico-química das amostras foi realizada através das técnicas de FRX, DRX, fisissorção de nitrogênio, MEV, espectrometria no IV com adsorção de piridina e TPD de NH3. O desempenho catalítico das mesmas foi comparado em condições de isoconversão inicial de 755%. Verificou-se que as características ácidas e estruturais exerceram forte influência sobre o desempenho catalítico quanto à atividade, estabilidade e seletividade aos produtos da reação. A amostra mais estável foi a HZSM-5 que apresentou maior densidade de sítios fortes e uma estrutura porosa que permite uma circulação tridimensional das moléculas. Já a menos estável, SAPO-34, apresentou a menor concentração de sítios ácidos fortes dentre os materiais estudados e uma estrutura com cavidades com aberturas estreitas (4Å) que oferecem restrições ao acesso dos reagentes aos sítios ácidos do catalisador. Quanto à seletividade a olefinas, a primeira foi mais seletiva a propeno e a segunda, a eteno. A ferrierita não se mostrou seletiva às olefinas leves tendo apresentado, no entanto, comportamento promissor quanto a formação de DME a partir do metanol. Já a HMCM-22 foi seletiva às olefinas leves e aos hidrocarbonetos com 4, 5 e 6 ou mais átomos de carbono. A influência da temperatura no desempenho catalítico foi investigada variando-se a temperatura de reação (300, 400 e 500C). Verificou-se que para a HZSM-5 e HMCM-22, perda da atividade catalítica foi intensificada a partir de 400C. Quanto à seletividade a olefinas leves, apenas a SAPO-34 não se mostrou sensível a variações na temperatura, efeito este que foi nitidamente observado nos outros três catalisadores: um aumento na temperatura promoveu um aumento na seletividade a olefinas leves no caso da HZSM-5 e da HMCM-22 e queda nesse valor para a HFER === The methanol transformation into light olefins was investigated over the molecular sieves HZSM-5, HFER, SAPO-34 and HMCM-22. FRX, DRX, nitrogen fisisorption, MEV, IR with pyridine adsorption and NH3-TPD techniques were used for the physiochemical characterization of the samples. Their catalytic performances were evaluated and compared at isoconversion initial conditions (755%). It was verified that the acid and structural characteristics strongly affected the catalytic performance with respect to activity, stability and selectivity to the reaction products. The most stable sample was HZSM, which presented higher density of strong sites and a porous structure that permits a tridimensional circulation of the molecules. The least stable was SAPO-34, which presented the lowest concentration of strong acid sites and showed a structure with cavities with narrow openings (4Å). This structure restricts the access of the reactants to the acid sites of the catalyst. In what concerns the selectivity to the olefins, the former catalyst was the most selective to propene and the latter was the most selective to ethene. Although ferrerite was not selective to light olefins, it showed promising behavior concerning the DME formation from methanol. On the other hand, HMCM-22 was selective to the light olefins and the hydrocarbons with 4, 5, 6 or more carbon atoms. The catalytic performance under different reaction temperatures (300, 400 and 500C) was investigated. The lowest catalytic activity was verified under temperatures starting from 400C. SAPO-34 was the only catalyst whose selectivity to light olefins was not sensitive to temperature variations. HZSM-5 and HMCM-22 had their selectivity to olefins increased and HFER had it decreased as the temperature was increased