Síntese de catalisadores de cobalto suportados em diferentes estruturas zeolíticas visando à produção de querosene de aviação via síntese de Fischer-Tropsch

Abstract

RESUMO: Devido a constante expansão do setor aéreo e, consequentemente, a maior emissão de gases de efeito estufa na atmosfera, têm se buscado combustíveis alternativos ao querosene de aviação derivado do petróleo. Neste contexto, este trabalho teve como objetivo principal avaliar o efeito da estrutura de diferentes zeólitas com e sem presença de mesoporos, além da localização da fase ativa nos catalisadores, frente à Síntese de Fischer-Tropsch, visando à produção de hidrocarbonetos na faixa do querosene de aviação. Foram utilizadas as zeólitas H-ZSM-5, H-ZSM-12 e H-MCM-22, nas quais porosidade adicional foi inserida por meio de tratamento de dessilicalização utilizando hidróxido de sódio. Cobalto foi utilizado como fase ativa e foi inserido por meio de impregnação incipiente nas superfícies externas e internas da estrutura zeolítica, separadamente. A partir da avaliação catalítica verificou-se que a presença de mesoporos com tamanho entre 10 e 20 nm nos catalisadores mantém a cristalinidade das zeólitas pentasil em torno de 90 % e aumenta a seletividade a hidrocarbonetos de cadeia longa. Além disso, dentre os catalisadores testados, o Co/H-ZSM-12 foi o que apresentou o maior potencial a hidrocarbonetos na faixa do querosene de aviação. Neste catalisador a seletividade a C8-C16 no início da reação alcança valores em torno de 40%. Sendo assim, infere-se que a estrutura zeolítica é a característica mais importante na obtenção de hidrocarbonetos de cadeia longa por meio da Síntese de Fischer-Tropsch. Além disso, a seletividade pode ser delineada de acordo com a densidade de sítios ácidos e extensão dos caminhos difusionais nos catalisadores, sendo essas características relacionadas de forma direta com a morfologia da zeólita

ABSTRACT: Due to the constant expansion of the air sector and, consequently, the increased greenhouse gas emissions in the atmosphere, alternative fuels have been sought for jet fuel derived from petroleum. In this context, the main objective of this work was to evaluate the effect of the different zeolitic structures with and without presence of mesoporous, besides the location of the active phase in catalysts in the Fischer-Tropsch Synthesis, aiming at the production of hydrocarbon in the jet fuel range. The zeolites H-ZSM-5, H-ZSM-12 and H-MCM-22 were used, in which additional porosity was inserted by desilication treatment using sodium hydroxide. Cobalt was used as active phase and it was inserted by dry impregnation on the external and internal surfaces of the zeolitic structure, separately. It was verified from the catalytic evaluation that the presence of mesoporous with size between 10 and 20 nm in the catalysts keeps the crystallinity of the pentasil zeolites around 90% and increases the selectivity to long chain hydrocarbons. Moreover, among the tested catalysts, Co/H-ZSM-12 presented the highest potential for hydrocarbons in the aviation kerosene range. In this catalyst the selectivity to C8-C16 at the beginning of the reaction reaches values around 40%. Thus, the zeolite structure is the most important feature in obtaining long chain hydrocarbons by Fischer-Tropsch Synthesis. In addition, selectivity can be delineated according to the density of acid sites and extension of the difusion pathways in catalysts, and these characteristics are directly related to the zeolite morphology