Geração de mesoporos em zeólitas ZSM-5 e seus efeitos na conversão do etanol em olefinas

Abstract

Recebido em 9/12/11; aceito em 5/4/12; publicado na web em 3/7/12 MESOPORE GENERATION IN ZSM-5 ZEOLITES AND THEIR EFFECTS ON CONVERSION OF ETHANOL TO OLEFINS.Developing mesoporosity in HZSM-5 zeolites is an alternative for improving their catalytic performance on chemical reactions. In this work, alkaline and thermal treatments were used to produce mesoporosity. These treatments increased mesoporous area and volume. They also influenced the acid properties of the samples. Concerning catalytic performance, treatments modified reaction product distribution. Whereas alkaline treatment favored formation of olefins and increased propene ratio in the beginning of the reaction, thermal treatment resulted in formation of only ethylene due to the low acidity of the sample.Keywords: ethanol; mesopores generation; ZSM-5 zeolite. INTRODUÇÃOA produção a partir de fontes de biomassa renovável e a possibilidade de obtenção de hidrocarbonetos como propeno, butenos e BTXE (benzeno, tolueno, xilenos e etilbenzeno) são características do etanol, que impulsionam a busca por processos catalíticos que possibilitem sua utilização. A crescente demanda por estes hidrocarbonetos, a instabilidade no fornecimento e nos preços dos combustíveis fósseis e o aumento das emissões de CO 2 também colaboram para o crescente interesse nas reações de transformação do etanol.O propeno é uma importante matéria-prima para a síntese de produtos químicos como óxido de propileno, polipropileno, acroleína e ácido acrílico, sendo principalmente produzido pelo craqueamento térmico da nafta. O desenvolvimento de novos processos para a obtenção de propeno a partir de etanol diminuiria a dependência de fontes fósseis e as emissões de CO 2 .A seletividade de forma e a força ácida moderada da zeólita HZSM-5 são adequadas à transformação de bioetanol em eteno, propeno, butenos ou hidrocarbonetos superiores. Foram testadas zeólitas HZSM-5 com diferentes relações sílica/alumina (SAR) modificadas ou não com metais para a produção seletiva de propeno. [1][2][3][4] Song e colaboradores 1 estudaram zeólitas ZSM-5 com SAR (razão molar SiO 2 /Al 2 O 3 ) igual a 30, 80 e 280 e verificaram que a zeólita HZSM-5 com SAR 80 proporcionou o maior rendimento em propeno, indicando que uma acidez moderada favorece a produção de propeno. Também verificaram que a introdução de zircônio por impregnação úmida numa relação de Zr/Al = 0,4 1 ou a incorporação de fósforo na proporção de P/Al = 0,5 4 em uma zeólita H-ZSM-5 (SAR 80) proporcionou um rendimento em propeno de 32% e uma melhora na estabilidade catalítica da zeólita.Alguns fatores são fundamentais para o desenvolvimento de processos viáveis para a transformação de etanol em hidrocarbonetos. São eles, a estabilidade hidrotérmica, a seletividade do catalisador zeolítico e a minimização da desativação por formação de coque. A produção de olefinas C 3 -C 4 e aromáticos BTXE requer temperaturas superiores a 300 °C, que aumentam a taxa de desativação por formação de coque.5 Madeira e colaboradores 6 provaram que a formação de coque oco...

Síntese e caracterização de peneiras moleculares para conversão catalítica de etanol em olefinas leves

“…A produção de outros hidrocarbonetos de alto valor agregado como benzeno, tolueno, xilenos e etilbenzeno (BTXE), podem significar outra rota para a plataforma do etanol, a busca por esses processos catalíticos, podem tornar a transformação viável economicamente a médio e longo prazo (ALVES et al, 2012). Neste contexto, os zeólitos são catalisadores promissores para processos envolvendo etanol, pois apresentam menor distribuição de produtos em função do tamanho de poros, podendo ser ajustados processos que envolvam seletividade de forma para menor geração de produtos indesejados.…”