Preparação de catalisadores óxidos metálicos de Sb-V-O. Estudo cinético da desidrogenação oxidativa do propano

Dissertação para obtenção do Grau de Mestre em Engenharia Química e Bioquímica

O trabalho experimental com o título “Preparação de catalisadores óxidos metálicos de Sb-V-O. Estudo cinético da desidrogenação oxidativa do propano.” foi realizado no âmbito da tese de mestrado em engenharia química e bioquímica da Faculdade de Ciências e Tecnologia da UNL, com parceria com o Departamento de Ingeniería Química da Universidad de Málaga. O principal objectivo do presente trabalho centra-se na obtenção de novos materiais catalíticos, com elevada área superficial, baseados em óxidos mistos de vanádio, antimónio e fósforo, utilizando esferas de celulose como template. Estes catalisadores apresentam boas propriedades catalíticas em reacções de desidrogenação oxidativa de alcanos leves, podendo possuir, até, selectividades mais elevadas para o alceno desejado. No presente trabalho estudou-se a desidrogenação oxidativa do propano, para a obtenção de propileno. Os processos actualmente implementados na indústria para produção desta olefina apresentam várias desvantagens, por exigirem condições de operação extremas. Esta nova via representa uma boa alternativa, por ser energeticamente mais eficiente, mais económica e amiga do meio ambiente. A preparação do material catalítico envolveu distintas etapas, desde a preparação do suporte, à impregnação dos óxidos mistos metálicos. De forma sucinta, o suporte carbonoso foi preparado por activação química, com ácido fosfórico, através de uma síntese hidrotermal, resultando um material carbonoso com morfologia esférica. Depositou-se a fase activa (vanádio e antimónio) na superfície das esferas. Por fim, eliminou-se o carbono existente através de uma calcinação, de modo a obter partículas esféricas dos óxidos puros. Foram obtidos dois tipos de catalisadores, com razões molares de antimónio e vanádio, de 1 e 2. Os materiais obtidos nas diferentes etapas de preparação foram devidamente caracterizados, com intuito de conhecer as suas propriedades e optimizar as suas condições de preparação. Para finalizar, procedeu-se ao estudo cinético dos catalisadores calcinados, na desidrogenação oxidativa do propano. Utilizou-se o equipamento MICROACTIVITY-REFERENCE como instalação laboratorial. Recorreu-se a um equipamento de cromatografia gasosa, para a separação dos produtos obtidos na reacção. Foi possível analisar e quantificar os produtos de forma contínua, através de um software adequado.