[en] ISOBUTENE SYNTHESIS FROM ETHANOL EMPLOYING A PHYSICAL MIXTURE OF IN2O3 AND ZRO2

• Other Authors: ROBERTO RIBEIRO DE AVILLEZ
• Language: pt
• Published: MAXWELL 2020
• Subjects: [pt] ETANOL; [en] ETHANOL; [pt] ISOBUTENO; [en] ISOBUTENE; [pt] MISTURAS FISICAS; [en] PHYSICAL MIXTURES; [pt] IN2O3+ZRO2; [en] IN2O3+ZRO2; [pt] CONVERSAO CATALITICA; [en] CATALYTIC CONVERSION
• Online Access: https://www.maxwell.vrac.puc-rio.br/Busca_etds.php?strSecao=resultado&nrSeq=48284@1; https://www.maxwell.vrac.puc-rio.br/Busca_etds.php?strSecao=resultado&nrSeq=48284@2; http://doi.org/10.17771/PUCRio.acad.48284

[pt] Nos últimos anos, a crescente preocupação com o meio ambiente tem impulsionado o desenvolvimento de processos alternativos e sustentáveis para a obtenção de compostos importantes na indústria química. O isobuteno é um hidrocarboneto, comumente utilizado como intermediário para a síntese de diversos produtos, como polímeros e aditivos de combustíveis. A principal forma de produção desse hidrocarboneto é a partir do craqueamento da nafta, pelo qual é produzido como um coproduto por uma via dependente de fontes fósseis. Para atender à demanda de isobuteno associado a uma produção sustentável, novos estudos têm sugerido a síntese dessa olefina a partir da conversão catalítica de compostos como o etanol, uma matériaprima renovável que pode ser obtida a partir do processamento de diferentes biomassas. Experimentos recentes mostraram que uma mistura física In2O3+ZrO2 apresenta o mesmo desempenho de catalisadores In2O3/ZrO2, sendo ambos promissores para esse tipo de reação química. Assim, o objetivo deste estudo consiste em investigar esta mistura física como catalisador na síntese do isobuteno a partir do etanol. Nesta pesquisa, os catalisadores In2O3, ZrO2 e uma mistura física In2O3+ZrO2 foram avaliados por testes catalíticos em leito fixo e caracterizados pelas técnicas de DRX, XPS, EPR, TPD (CO, CO2, isopropanol, etanol e acetona), Fisissorção de N2, TPR-H2 e espectroscopia de infravermelho com adsorção de piridina. Os resultados revelam que a mistura física apresenta uma atividade catalítica superior ao In2O3 e ao ZrO2 puros, sendo capaz de formar isobuteno com uma seletividade de 36 por cento. O efeito sinérgico desses dois óxidos é verificado, resultando na formação de vacâncias catiônicas e aniônicas no catalisador MF, bem como promovendo as propriedades redox e básicas do sistema. === [en] In recent years, the growing concern with the environment has driven the development of alternative and sustainable processes to obtain important compounds in the chemical industry. Isobutene is a hydrocarbon commonly used as an intermediate for the synthesis of various products such as polymers and fuel additives. The main form of the production of this hydrocarbon is from the cracking of naphtha, by which it is produced as a co-product by a pathway dependent on fossil sources. To meet the demand for isobutene associated with sustainable production, new studies have suggested the synthesis of this olefin from the catalytic conversion of compounds such as ethanol, a renewable raw material that can be obtained from the processing of different biomasses. Recent experiments have shown that an In2O3+ ZrO2 physical mixture (MF) has the same performance as In2O3/ZrO2 catalysts, both of which are promising for this type of chemical reaction. Thus, the aim of this study is to investigate this physical mixture as a catalyst in the synthesis of isobutene from ethanol. In this research, the In2O3, ZrO2 catalysts and an In2O3+ZrO2 physical mixture were evaluated by fixed bed catalytic tests and characterized by the techniques of XRD, XPS, EPR, TPD (CO, CO2, isopropanol, ethanol and acetone), N2 physisorption, TPR-H2 and infrared spectroscopy with pyridine adsorption. The results show that the physical mixture has a catalytic activity superior to pure oxides, In2O3 and ZrO2, being able to form isobutene with a selectivity of 36 percent. The synergistic effect of these two oxides is verified, resulting in the formation of cationic and anionic vacancies in the MF catalyst, as well as promoting the redox and basic properties of the system.