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Tipo do documento: Tese
Título: Oligomerização de eteno catalisada por zeólitas com diferentes topologias
Título(s) alternativo(s): Ethylene oligomerization over zeolites with different topologies
Autor: Fernandes, Débora da Silva 
Primeiro orientador: Henriques, Cristiane Assumpção
Segundo orientador: Veloso, Cláudia de Oliveira
Primeiro membro da banca: Gomes, Alexandre de Castro Leiras
Segundo membro da banca: Santos, Luz Amparo Palacio
Terceiro membro da banca: Silva, Mônica Antunes Pereira da
Quarto membro da banca: Souza, Priscilla Magalhães de
Quinto membro da banca: Sousa, Zilacleide da Silva Barros
Resumo: A busca por matérias-primas provenientes de fontes renováveis tem sido incentivada com o objetivo de diminuir a dependência do petróleo e responder a questões relacionadas à preservação do meio ambiente. Neste contexto, o etanol é uma alternativa promissora para a obtenção de produtos petroquímicos, sendo o eteno o principal produto primário e o intermediário para a formação de outras olefinas e de combustíveis como gasolina, diesel e querosene de aviação livres de compostos aromáticos e sulfurados. As zeólitas são catalisadores promissores para essa reação devido às suas propriedades como acidez, seletividade de forma e estabilidade hidrotérmica. A topologia das zeólitas tem sido considerada importante porque dependendo tamanho dos poros e do sistema de canais, é possível restringir ou promover determinadas reações influenciando diretamente nos produtos formados. Como etapa inicial do estudo da oligomerização de eteno foram selecionadas zeólitas de diferentes topologias como as comerciais ZSM-5 (SAR = 30, 80, 280), BEA (SAR = 25, 40), FER (SAR = 20, 55) e as sintetizadas ZSM-22 (SAR = 100) e ZSM-12 (SAR = 200). O desempenho destes materiais foi avaliado com base na atividade, estabilidade e rendimento aos produtos em reações que ocorreram em condições de isoconversão (pressão parcial de eteno = 0,12 atm, temperatura de reação = 500 °C) e em condições propostas pela literatura denominadas Condição 1(pressão parcial de eteno = 0,12 atm, temperatura de reação = 500 °C, tempo de contato = 0,15 h); Condição 2 (pressão parcial de eteno = 0,35 atm, temperatura de reação = 400 °C, tempo de contato = 0,20 h) e Condição 3 (pressão parcial de eteno = 0,78 atm, temperatura de reação = 300 °C, tempo de contato = 0,082 h). Nessas condições verificou-se que a atividade, desativação e rendimento aos produtos são influenciados pelas diversas características dos materiais como topologia, acidez e propriedades texturais. A literatura aponta que modificações em parâmetros como tamanho dos cristais, acidez (razão SiO2/Al2O3) e propriedades texturais possibilitam a otimização da atividade catalítica, diminuindo limitações difusivas e problemas relacionados a desativação. A segunda parte deste estudo contempla a síntese da zeólita ferrierita em sua forma nanocristalina, utilizando o agente direcionador de estrutura (piridina), juntamente com um surfactante (brometo de hexadecilmetil piperidina) que foi utilizado para favorecer o processo de nucleação e limitar o crescimento dos cristais. O desempenho desse catalisador foi avaliado nas mesmas condições utilizadas na primeira parte desse trabalho. A diferença no tamanho dos cristais, que influencia diretamente nas propriedades texturais como área externa, foi considerada um fator determinante para o rendimento aos produtos, permitindo a formação de compostos de maior peso molecular.
Abstract: The search for renewable raw materials in order to reduce oil dependence and comply with environmental preservation issues has been encouraged.. In this context, ethanol is a promising alternative for obtaining petrochemical products. Ethylene is the main primary product and the intermediate for the formation of other olefins and fuels such as gasoline, diesel and jet fuel free of aromatic and sulfur compounds. Zeolites are promising catalysts for this reaction due to their properties such as acidity, shape selectivity and hydrothermal stability. The topology of zeolites has been considered important because, the pore size and channel system, can restrict or promote certain reactions, directly influencing the products formed. As an initial step in the study of ethylene oligomerization, zeolites of different topologies were selected, such as the commercial ZSM-5 (SAR = 30, 80, 280), BEA (SAR = 25, 40), FER (SAR = 20, 55). The zeolites ZSM-22 (SAR = 100) and ZSM-12 (SAR = 200) are synthesized. The performance of these materials was evaluated based on activity, stability and product yield in reactions that occurred under isoconversion conditions (ethene partial pressure = 0.12 atm, reaction temperature = 500 °C) and under conditions proposed in the literature named Condition 1 (ethene partial pressure = 0.12 atm, reaction temperature = 500 °C, contact time = 0.15 h); Condition 2 (ethene partial pressure = 0.35 atm, reaction temperature = 400 °C, contact time = 0.20 h) and Condition 3 (ethene partial pressure = 0.78 atm, reaction temperature = 300 ° C, contact time = 0.082 h). In these conditions the activity, deactivation and yield of the products are influenced by the various characteristics of the materials such as topology, acidity and textural properties. The literature points out that modifications in parameters such as crystal size, acidity (SiO2/Al2O3) and textural properties enable the optimization of catalytic activity, reducing diffusive limitations and problems related to deactivation. The second part of this study contemplates the synthesis of ferrierite zeolite in its nanocrystalline form, using the structure-directing agent (pyridine), together with a surfactant (hexadecylmethyl piperidine bromide) that was used to favor the nucleation process and limit the growth of crystals. The performance of this catalyst was evaluated under the same conditions used in the first part of this work. The difference in crystal size, which directly influences the textural properties such as external area, was considered a determining factor for product yield, allowing the formation of compounds with higher molecular weight.
Palavras-chave: Ethylene
Oligomerization
Zeolite
Nanocrystalline zeolite
Oligomerização de eteno
Zeólitas
Zeólitas nanocristalinas
Área(s) do CNPq: ENGENHARIAS::ENGENHARIA QUIMICA::PROCESSOS INDUSTRIAIS DE ENGENHARIA QUIMICA
Idioma: por
País: Brasil
Instituição: Universidade do Estado do Rio de Janeiro
Sigla da instituição: UERJ
Departamento: Centro de Tecnologia e Ciências::Instituto de Química
Programa: Programa de Pós-Graduação em Engenharia Química
Citação: FERNANDES, Débora da Silva. Oligomerização de eteno catalisada por zeólitas com diferentes topologias. 2024. 184 f. Tese (Doutorado em Engenharia Química) - Instituto de Química, Universidade do Estado do Rio de Janeiro, Rio de Janeiro, 2024.
Tipo de acesso: Acesso Aberto
URI: http://www.bdtd.uerj.br/handle/1/22966
Data de defesa: 20-Jun-2024
Aparece nas coleções:Doutorado em Engenharia Química



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