Conversão catalítica de etanol sobre carvões activados

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

A conversão catalítica de etanol permite obter produtos interessantes para a indústria química, como o etileno, o composto petroquímico com maior produção mundial. O etileno é produzido maioritariamente pelo craqueamento térmico de nafta. A desidratação de etanol é uma alternativa ao processo petroquímico, que não é catalítico. O objectivo desta dissertação foi estudar a conversão catalítica de etanol em quatro carvões activados, preparados a partir de caroços de azeitona e activados com ácido fosfórico, na presença de diferentes percentagens volumétricas de oxigénio. Estes catalisadores foram caracterizados por adsorção de azoto e dióxido de carbono, espectroscopia fotoelectrónica de raios x, dessorção a temperatura programada de monóxido/dióxido de carbono e amoníaco. A activação com ácido fosfórico aumentou a mesoporosidade dos catalisadores, no entanto a activação física com 10% (v/v) de oxigénio aumentou o volume de microporos. Observaram-se teores elevados de oxigénio e fósforo na superfície dos catalisadores. Na activação formaram-se grupos ésteres fosfato que mostraram ter elevada estabilidade térmica. Os grupos de ésteres fosfatos mais oxidados são centros ácidos de BrØnsted. Os testes catalíticos foram realizados à pressão atmosférica, num reactor de leito fixo. A corrente gasosa de etanol, arrastada por hélio ou ar, permitiu o contacto com o catalisador. Na presença de ar e a 350ºC, o catalisador mais activo é o HA2800-0 com uma conversão de 99,9%, que se prolongou durante 5 horas de reacção. A selectividade para o etileno foi superior a 90%, tendo-se obtido dietil éter e acetaldeído como produtos secundários. O aumento da temperatura e da pressão parcial de etanol, bem como a diminuição da velocidade espacial permitiram uma maior conversão e selectividade para o etileno. A presença de oxigénio, na alimentação, reduziu a desactivação devido à gaseificação de coque depositado nos centros activos. Estes catalisadores têm uma elevada resistência à oxidação.