doctoralThesis
Síntese e caracterização da zeólita ZSM-22 com diferentes propriedades texturais, aplicada no craqueamento do n-Heptano
Registro en:
SOUSA JÚNIOR, Lenivaldo Valério de. Síntese e caracterização da zeólita ZSM-22 com diferentes propriedades texturais, aplicada no craqueamento do n-Heptano. 2019. Tese (Doutorado em Engenharia Química) – Universidade Federal de Pernambuco, Recife, 2019.
Autor
SOUSA JÚNIOR, Lenivaldo Valério de
Institución
Resumen
A alta demanda por polímeros vem impulsionando o consumo por olefinas leves, principalmente o propeno. Na tentativa de obter propeno, via craqueamento catalítico, com elevado rendimento, foi estudado o catalisador do tipo zeólita ZSM-22. Nesse cenário como um catalisador promissor para proporcionar maiores rendimento na obtenção de propeno via craqueamento catalítico. Nesse sentido, buscou-se determinar qual a melhor rota de síntese para obtenção desse catalisador. A zeólita ZSM-22 foi obtida por meio de rotas convencionais, fazendo uso de um agente direcionador de estrutura e solvente, rotas utilizando sementes de cristalização, polímeros, surfactantes, agentes silanizantes, e também uso de geradores de porosidade secundária removidos com tratamentos pós-síntese. Essas modificações no gel de síntese interferiram diretamente nas propriedades texturais dos materiais, modificando assim suas áreas superficiais específicas, volumes de poros e os tamanhos dos cristais formados. Os difratogramas mostraram que a estrutura da ZSM-22 foi obtida sem contaminações e com cristalinidades relativas variadas. As isotermas de adsorção e dessorção de nitrogênio juntamente com a distribuição do diâmetro de poros da ZSM-22 apresentaram características, em sua maioria micro-mesoporosas. A morfologia dos cristais de ZSM-22, avaliadas por microscopia eletrônica de varredura, mostraram grandes aglomerados de cristais bastante densos, com cristais em formato de agulha. A acidez do catalisador foi avaliada por dessorção de amônia a temperatura programada, e partindo desses resultados as amostras foram avaliadas na reação de craqueamento do n-heptano a 650, 550 e 450°C, visando obtenção de olefinas leves, preferencialmente uma maior quantidade de propeno sobre eteno. As Razões Propeno/Eteno (P/E) obtidas variaram de 0,5 a 6,0, a depender do catalisador e da temperatura da reação. Resultados de DRX, adsorção/dessorção de N2 e MEV, demonstraram que foram obtidos materiais com tamanhos diferentes de cristais: micrométricos (micro-mesoporoso) e nanométricos, utilizando diversas rotas e técnicas de síntese, para posterior aplicação nas reações de craqueamento, bem como avaliação da energia de ativação para remoção do coque depositado sobre os sólidos. CAPES The high demand for polymers has been driving the consumption of light olefins, especially propylene. In an attempt to obtain propylene via catalytic cracking in high yield, the zeolite type catalyst ZSM-22 was studied. In this scenario as a promising catalyst to provide higher yield in obtaining propylene via catalytic cracking. In this sense, we sought to determine the best synthesis route to obtain this catalyst. ZSM-22 zeolite was obtained by conventional routes using a structure and solvent directing agent, routes using crystallization seeds, polymers, surfactants, silanizing agents, and also use of secondary porosity generators removed with post-treatment. synthesis. These modifications in the synthesis gel directly affected the textural properties of the materials, thus modifying their specific surface areas, pore volumes and the sizes of the formed crystals. The diffractograms showed that the structure of the ZSM-22 was obtained without contamination and with varying relative crystallinity. The nitrogen adsorption and desorption isotherms along with the pore diameter distribution of the ZSM-22 showed characteristics, mostly micro-mesoporous. The morphology of ZSM-22 crystals, evaluated by scanning electron microscopy, showed large clusters of very dense crystals with needle-shaped crystals. The acidity of the catalyst was evaluated by ammonia desorption at the set temperature, and from these results the samples were evaluated in the cracking reaction of n-heptane at 650, 550 and 450 ° C, aiming to obtain light olefins, preferably a larger amount of propene over ethylene. The propylene / ethylene (P / E) ratios obtained ranged from 0.5 to 6.0, depending on the catalyst and reaction temperature. XRD, N2 and SEM adsorption / desorption results showed that materials with different crystal sizes were obtained: micrometric (micro-mesoporous) and nanometric, using various routes and synthesis techniques, for later application in cracking reactions, as well as evaluation of activation energy to remove coke deposited on solids.