Criação de mesoporos em zeólitas ZSM-5, mordenita e ferrierita e análise de seu efeito na reação de hidroisomerização do n-heptano

As zeólitas têm recebido grande atenção acadêmica e industrial devido às suas características ácidas e estruturais. A estrutura da zeólita pode ser utilizada para conduzir uma reação catalítica na direção do produto desejado, evitando assim reações paralelas. Porém, essa mesma estrutura cria restrições difusivas com relação ao acesso aos sítios ativos no interior dos microporos. Neste trabalho foram estudados dois métodos de criação de mesoporos (térmico e básico) com o intuito de modificar a acessibilidade aos sítios catalíticos das zeólitas. A reação de hidroisomerização do n-heptano foi selecionada para avaliar as zeólitas após a criação de mesoporosidade. O tratamento térmico (via calcinação em temperaturas elevadas) foi utilizado para as zeólitas do tipo ZSM-5, Mordenita e Ferrierita, tendo sido observado um aumento pouco significativo na mesoporosidade. Este tratamento promoveu, porém, uma significativa desaluminização das amostras, acompanhada da formação de quantidades importantes de espécies de Al extra-rede (ALER), o que se refletiu num bloqueio parcial dos mesoporos gerados e dos microporos preexistentes, e na redução na densidade de sítios ácidos das amostras. A ampliação da escala do tratamento térmico (aumento da quantidade tratada de 2 g para 30 g) não se mostrou reprodutível, gerando menos mesoporos do que o observado no preparo em pequena escala. O tratamento básico (via dessilicação por meio de NaOH), ao contrário do anterior, promoveu a formação de mesoporos gerando menos quantidade de ALER e se mostrou mais reprodutível quando da ampliação da escala. O desempenho dos catalisadores Pt/Al2O3+zeólita na reação de hidroisomerização do n-heptano foi influenciado pela densidade de sítios ácidos fortes e pela estrutura porosa da zeólita. Com relação ao efeito dos tratamentos térmico e básico sobre o desempenho dos catalisadores à base de ZSM-5, os resultados mostraram que o comportamento do catalisador submetido ao tratamento básico (Pt/Al2O3+BZSM-5/85-2) foi similar ao do tratado termicamente (Pt/Al2O3+TZSM-5/1000-2) com relação à distribuição de produtos na reação de hidroisomerização do n-heptano, particularmente com relação aos produtos leves e aos isômeros monorramificados. No entanto, a presença mais significativa de mesoporos na zeólita após tratamento básico (BZSM-5/85-2), se refletiu num leve favorecimento à formação dos isômeros birramificados

Catalisadores para hidroisomerização de n-hexadecano

No processo de hidrocraqueamento para a produção de lubrificantes ocorre a formação de uma corrente rica em compostos parafínicos que possuem alto ponto de fluidez, apesar dos mesmos apresentarem excelentes desempenhos em termos de estabilidade térmica e oxidativa. A transformação das n-parafinas obtidas nestas correntes em isoparafinas e compostos naftênicos, os quais possuem menores pontos de fluidez, se faz necessária a fim de enquadrar esta propriedade. Uma das rotas catalíticas mais importantes neste sentido é a hidroisodesparafinação ou HIDW (hydroisodewaxing) que consiste na conversão de n-parafinas nas respectivas isoparafinas, onde são empregados catalisadores bifuncionais zeolíticos com a ocorrência de seletividade de forma. No caso dos catalisadores industriais, se faz necessária a dispersão da fase metálica e da zeólita em uma matriz amorfa para viabilizar sua conformação e melhorar a resistência mecânica do catalisador final. Neste cenário, o objetivo deste trabalho foi preparar e analisar o desempenho de uma série de catalisadores à base de zeólita beta inseridos numa matriz de alumina, variando-se o teor de zeólita e o tipo de precursor de Pt utilizado. Os catalisadores foram avaliados na reação de hidroisomerização de um composto modelo, no caso, n-hexadecano. Os testes realizados para avaliação da atividade e seletividade foram conduzidos em um reator de fluxo contínuo em alta pressão e fase líquida em unidade de laboratório. Os catalisadores foram testados em condições operacionais que proporcionassem uma ampla faixa de conversões do n-C16. Verificou-se que as atividades dos catalisadores foram proporcionais ao teor de zeólita no catalisador, indicando que a função ácida, neste catalisador bifuncional, é a etapa limitante do processo. Quanto à natureza do precursor de Pt, o catalisador preparado com ácido cloroplatínico foi sensivelmente mais ativo que os preparados com o complexo aminplatina. No entanto, para todos os catalisadores, a distribuição de produtos em função da conversão foi similar, independente do teor de zeólita e da natureza do precursor de platina. Foi também determinado o ponto de fluidez de uma série de produtos de reação, obtendo-se valores entre 17,5 C (n-hexadecano) e - 41 C (produto com 98% de conversão). Obteve-se uma boa correlação entre o ponto de fluidez e a composição dos produtos, considerando-se a presença de isômeros mono, di e tri-substituídos e compostos de menor peso molecular que C16

Catalisadores bifuncionais à base de silicoaluminofosfato e fosfatos de nióbio para emprego em reações de hidroisomerização e hidrocraqueamento do n-hexadecano

Lubricants and cutting middle distillates typically have large amounts of n-paraffins to increase its freezing point and fluidity. Accordingly, the removal of n-paraffins of long chain lubricants oils and diesel is essential to get a product with good cold flow properties. The development of new catalysts, which exhibit thermal stability and catalytic activity for the hydroisomerization reaction is still a challenge. Thus, silicoaluminophosphates (SAPO) were synthesized by different routes. Have been used also post-synthesis treatment for obtaining hybrid structures and others synthesis have been carried out with mesoporous template (soft and hard-template). Therefore, SAPO have been impregnated with H2PtCl6 solution by the incipient wetness method. Then assessments of catalytic activities in hydroisomerization and hydrocracking reactions of hexadecane have been held. Besides SAPO, niobium phosphate - NbP - were also impregnated with platinum and evaluated in the same reaction. After impregnation, these catalysts have been characterized by X-ray diffraction (XRD), nitrogen adsorption, infrared spectroscopy with adsorbed pyridine (IV-PY), scanning electron microscopy (SEM) and resonance nuclear magnetic 29Si (29Si-NMR). The characterization results by XRD have shown that it has been possible to obtain mesoporous SAPOs. However, for the syntheses with soft template there was collapse of the structure after removal of the organic template. Even so, these catalysts have been actives. It was possible to obtain hybrid materials through the synthesis of SAPO-11 made with hard templates and by means of post-synthesis treatments samples of SAPO-11. Moreover, NbP has shown characteristic XRD of amorphous materials, with high acidity and were active in the conversion of hexadecane.

Catalisadores bifuncionais à base de silicoaluminofosfato e fosfatos de nióbio para emprego em reações de hidroisomerização e hidrocraqueamento do n-hexadecano

Lubricants and cutting middle distillates typically have large amounts of n-paraffins to increase its freezing point and fluidity. Accordingly, the removal of n-paraffins of long chain lubricants oils and diesel is essential to get a product with good cold flow properties. The development of new catalysts, which exhibit thermal stability and catalytic activity for the hydroisomerization reaction is still a challenge. Thus, silicoaluminophosphates (SAPO) were synthesized by different routes. Have been used also post-synthesis treatment for obtaining hybrid structures and others synthesis have been carried out with mesoporous template (soft and hard-template). Therefore, SAPO have been impregnated with H2PtCl6 solution by the incipient wetness method. Then assessments of catalytic activities in hydroisomerization and hydrocracking reactions of hexadecane have been held. Besides SAPO, niobium phosphate - NbP - were also impregnated with platinum and evaluated in the same reaction. After impregnation, these catalysts have been characterized by X-ray diffraction (XRD), nitrogen adsorption, infrared spectroscopy with adsorbed pyridine (IV-PY), scanning electron microscopy (SEM) and resonance nuclear magnetic 29Si (29Si-NMR). The characterization results by XRD have shown that it has been possible to obtain mesoporous SAPOs. However, for the syntheses with soft template there was collapse of the structure after removal of the organic template. Even so, these catalysts have been actives. It was possible to obtain hybrid materials through the synthesis of SAPO-11 made with hard templates and by means of post-synthesis treatments samples of SAPO-11. Moreover, NbP has shown characteristic XRD of amorphous materials, with high acidity and were active in the conversion of hexadecane.