Efficient production of propylene in the catalytic conversion of glycerol

Sun, Daolai; Yamada, Yoshio; Sato, Satoshi

doi:10.1016/j.apcatb.2015.02.022

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“…A Tabela VI traz os resultados da análise qualitativa dos produtos formados durante o teste de estabilidade. Observou-se a formação de hidrocarbonetos e compostos oxigenados, entre eles o propeno que é um produto de alto valor agregado e tem grande importância para a indústria petroquímica, por isso sua obtenção a partir de recursos renováveis tem atraído muita atenção nos últimos anos [25]. Quanto aos hidrocarbonetos pesados, obtiveram-se produtos de importantes usos na indústria, tais como, os butenos na obtenção de elastômeros e o metilpentano na fabricação de solventes.…”

Section: Ensaios De Atividade Catalíticaunclassified

Conversão catalítica do etanol sobre catalisadores suportados em ZSM-5

Lima

Perez‐Lopez

2018

Cerâmica

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ResumoO petróleo, fonte de energia não renovável, é a principal matéria-prima usada na produção de derivados como combustíveis, lubrificantes e petroquímicos básicos. Neste contexto o etanol, uma matéria-prima renovável, torna-se fonte para a obtenção de hidrocarbonetos de maior valor agregado, tais como, benzeno, tolueno, etc. Este trabalho teve como objetivo avaliar o efeito de diferentes metais suportados em zeólita HZSM-5 para a conversão do etanol em produtos com maior valor agregado. Duas séries de catalisadores foram preparadas com diferentes metais e diferentes teores de Ni em HZSM-5 comercial. As amostras foram caracterizadas por área específica S BET , DRX, TPD-NH 3 e TPO. Os ensaios de atividade foram realizados em um reator tubular de leito fixo na faixa de temperatura entre 300 e 400 °C, usando etanol como reagente. Os resultados sugerem que o tipo e a quantidade de metal usado na modificação da zeólita HZSM-5 comercial influencia a seletividade para formação dos hidrocarbonetos superiores, bem como a temperatura de reação. A utilização de menores vazões favoreceu a formação de produtos pesados. A formação dos hidrocarbonetos superiores diminuiu ao longo da reação devido à deposição de carbono sobre a superfície do catalisador. Palavras-chave: catálise heterogênea, conversão do etanol, zeólita HZSM-5, catalisadores suportados, hidrocarbonetos superiores. Abstract The oil, a non-renewable energy source, is the main raw material used to produce derivatives such as fuels INTRODUÇÃOO petróleo tem sido responsável pelo fornecimento de um terço da energia primária consumida no planeta. Sua composição química, baseada em hidrocarbonetos de grande heterogeneidade molecular, abre caminhos para usos industriais mais especializados e sofisticados. Por isso, o petróleo é a principal matéria-prima empregada para produzir os derivados utilizados, tais como: combustíveis, lubrificantes e produtos petroquímicos [1]. Os compostos aromáticos são obtidos no processo de pirólise da nafta ou através da reforma catalítica (um dos processos envolvidos no refino de petróleo); sendo assim, a obtenção de hidrocarbonetos (em especial olefinas C 3 -C 4 e aromáticos) através da conversão do etanol é uma importante alternativa e tem atraído considerável interesse já há algum tempo [2,3].A condição de seletividade e a acidez da zeólita ZSM-5 são adequadas para a transformação do etanol em eteno, olefinas C 3 -C 4 ou em hidrocarbonetos [2,[4][5][6][7]. Também, observou-se, através de experimentos realizados para a reação de conversão de etanol, com diferentes metais impregnados sobre a zeólita ZSM-5, que o rendimento final de produtos BTX (benzeno, tolueno e xileno) é maior que no caso do uso da zeólita pura e, em alguns casos, a reação pode ser realizada a temperaturas relativamente baixas [8][9][10][11][12]. Van der Borght et al. [13] estudaram a conversão do etanol para a obtenção de hidrocarbonetos superiores utilizando HZSM-5 modificada com os metais Fe, Ni e Ga, onde os resultados foram comparados aos obtidos para a zeólit...

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Section: Ensaios De Atividade Catalíticaunclassified

Conversão catalítica do etanol sobre catalisadores suportados em ZSM-5

Lima

Perez‐Lopez

2018

Cerâmica

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“…10,25,28 This conversion could be achieved by controlling the hydrogenation of glycerol to propanols. Sun et al.…”

Section: ■ Introductionmentioning

confidence: 99%

“…17,24,28 The introduction of hydrogen to the hydrogen-deficient glycerol molecule promotes the formation of oligomerized hydrocarbons and thus enhances the yield of aromatics or olefins over acid catalysts. Recently, Sun et al obtained approximately 85% selectivity for propylene in the conversion of glycerol over double-bed catalysts (9.3%WO 3 in Cu/Al 2 O 3 + SiO 2 −Al 2 O 3 ) using 20 wt % (4.7 mol %) glycerol aqueous solution with WHSV = 0.3 h −1 and a H 2 /glycerol ratio = 150 (approximately 0.67 kPa glycerol, 11.7 kPa H 2 O, and 87.6 kPa H 2 ) at 523 K. 28 Here, a similar two-stage process of glycerol conversion using Cu/ZSM-5 or Pt/ZSM-5 as hydrodeoxygenation catalysts and ZSM-5 as cracking catalysts was used to selectively convert glycerol to propylene (Figure 9, 1.0 kPa glycerol, 3.4 kPa H 2 O, 95.6 kPa H 2 ). The selectivity for propylene decreased with reaction temperature, similar to the results for the conversion of propanols to propylene shown in Figures 7 and 8.…”

Section: ■ Introductionmentioning

confidence: 99%

Selective Conversion of Glycerol into Propylene: Single-Step versus Tandem Process

Zhao

et al. 2016

ACS Sustainable Chem. Eng.

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Dehydration and catalytic cracking reactions can be combined to convert glycerol into light olefins using solid acid catalysts. The combination is suitable for a singlestep process to convert glycerol into light olefins at high temperatures (26−36% selectivity at 873 K). However, large quantities of carbon oxides are produced (31−39% CO x selectivity), and catalyst deactivation also occurs. High light olefin selectivity (62−65%) and a smaller quantity of carbon oxides (11−12% CO x selectivity) can be obtained by using a tandem process involving the dehydration of glycerol and subsequent catalytic cracking of the dehydration products (mainly acetol and acrolein). Furthermore, the ratio of propylene to ethylene can be adjusted by changing the dehydration catalysts to favor the production of acetol or acrolein: Acetol forms propylene, and acrolein forms ethylene. To overcome the fast deactivation of acid catalysts in glycerol dehydration, the hydrogenolysis and catalytic cracking reactions can be synchronized to convert glycerol into hydrocarbons using a combination of metal and acid catalysts. The single-step conversion of glycerol over a metal or bifunctional catalyst formed alcohols and paraffin. The highest selectivity for propylene production (approximately 76%) was obtained in a tandem process via the selective hydrogenolysis of glycerol to propanols over Pt/ZSM-5 catalysts followed by the catalytic dehydration/cracking of propanols to propylene over ZSM-5 catalysts at low temperatures (523 K). The selectivity for propylene was improved by increasing the Si/Al ratio of the ZSM-5 catalysts and the reaction time. Under these conditions, economically competitive crude glycerol (mainly mixtures of glycerol and methanol) can be used to synthesize light olefins (approximately 61% selectivity) with a long lifetime (∼500 h) in single-route reactions by increasing the cracking temperature to 773 K, which is suitable for practical methanol to propylene process.

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“…2,3 butanediol, produced via glucose fermentation, can be converted into C4H6, over scandium oxide catalysts, at high temperatures (i.e., 411 °C), reaching 88% yield. Using two catalytic beds, with scandium oxide and alumina, selectivity to C4H6 was 94%, proving the feasibility of direct double bond dehydration of 2,3 butanediol [91]. Alternatively, two step processes, using two different catalysts (e.g., silica or alumina based) for subsequent dehydrations, have also been proposed, yielding C4H6 via the formation of unsaturated alcohols [112].…”

Section: Butadiene (C4h6)mentioning

confidence: 99%

“…Over the optimized reaction conditions (i.e., 250 • C and 1 bar hydrogen pressure), selectivity to C 3 H 6 reached 85.0%, for complete glycerol conversion [89]. (Table 3) Sun et al used WO 3 -Cu/Al 2 O 3 catalysts, at 250 • C under hydrogen flow (atmospheric pressure) to obtain 47.4% selectivity to C 3 H 6 for 100% glycerol conversion [91]. Combining WO 3 -Cu/Al 2 O 3 and SiO 2 -Al 2 O 3 in a dual-bed reactor, selectivity to C 3 H 6 reached 84.8%.…”

Section: Propylene (C3h6)mentioning

confidence: 99%

Olefins from Biomass Intermediates: A Review

2017

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Over the last decade, increasing demand for olefins and their valuable products has prompted research on novel processes and technologies for their selective production. As olefins are predominately dependent on fossil resources, their production is limited by the finite reserves and the associated economic and environmental concerns. The need for alternative routes for olefin production is imperative in order to meet the exceedingly high demand, worldwide. Biomass is considered a promising alternative feedstock that can be converted into the valuable olefins, among other chemicals and fuels. Through processes such as fermentation, gasification, cracking and deoxygenation, biomass derivatives can be effectively converted into C 2 -C 4 olefins. This short review focuses on the conversion of biomass-derived oxygenates into the most valuable olefins, e.g., ethylene, propylene, and butadiene.

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Efficient production of propylene in the catalytic conversion of glycerol

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Conversão catalítica do etanol sobre catalisadores suportados em ZSM-5

Conversão catalítica do etanol sobre catalisadores suportados em ZSM-5

Selective Conversion of Glycerol into Propylene: Single-Step versus Tandem Process

Olefins from Biomass Intermediates: A Review

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