A influência do processo de desaluminização na estrutura, acidez e propriedade catalítica de zeólitas

Abstract

Este trabalho apresentou a evolução de três metodologias de estudo para a desaluminização em estado sólido de zeólitas com hexafluorossilicato de amônio. A primeira, com a modificação de apenas uma variável, o grau de desaluminização (5, 10, 15 ou 20%mol de remoção de Al, em reação a 80 °C no vácuo por 2h e posterior lavagem com água quente), foi realizada para as zeólitas *BEA, FER, MOR, Y e ZSM-5. Na segunda metodologia (estudo desenvolvido apenas para *BEA), buscou-se o ponto ótimo de cada uma das variáveis de desaluminização dentro de uma combinação específica das demais variáveis (temperatura de reação: 80, 150 ou 190 °C; grau de desaluminização: 10 ou 70%mol; umidade: baixa, ambiente ou alta; lavagem: tampão de acetato de amônio quente ou em temperatura ambiente, água quente ou sem lavagem). A terceira metodologia (estudo realizado apenas para FER) envolveu o uso do planejamento fatorial fracionário para estudar os contrastes (efeitos confundidos) das variáveis de desaluminização em uma determinada resposta (na razão Si/Al, na quantidade de sítios ácidos, na conversão catalítica). Foram realizadas caracterizações estruturais (DRX, IV, FRX, análise textural, RMN de 27Al) e ácidas (adsorção gasosa de piridina seguida de análises de CHN ou TG e IV). Testes catalíticos foram feitos com a reação de desidratação de etanol em microrreator de leito fixo e fluxo pulsado (quantificação de produtos via GC-FID e de coque via CHN). Os métodos de reação foram modificados a cada metodologia, sendo que a intercomparação das respostas catalíticas de amostras de metodologias diferentes não pôde ser realizada. HY5, HY10 (Metodologia 1) e HB(190)70.U.TA (Metodologia 2) mostraram melhoras no rendimento para etileno (69,9%, 70,3% e 63,8%, respectivamente) em comparação a HY (59,4%) e a HB (48,8%). HF5 e HF10 formaram menos coque (0,3%m/m de carbono) que a HF (0,9%m/m). O planejamento fatorial indicou que a razão Si/Al pode depender apenas do grau de desaluminização e da umidade. Já a quantidade de sítios ácidos pareceu depender em maior grau da lavagem e da temperatura da reação.