Utilização de catalisadores zeolíticos no processo de craqueamento de óleo de soja bruto : avaliação do tratamento de troca iônica

Abstract

Resumo: Como alternativa à utilização de petróleo e seus derivados, é possível obter produtos petroquímicos, assim como os combustíveis, a partir de fontes renováveis. O processo de craqueamento catalítico de óleos vegetais produz moléculas de hidrocarbonetos semelhantes às de petróleo. Nesse trabalho foi avaliado o hidrocraqueamento de óleo de soja bruto, não tratado, que é mais barato, avaliando-se o uso de óleos de baixa qualidade. Foram testados os catalisadores ácidos: ZSM-5, NaY, USY, o catalisador comercial empregado no craqueamento de petróleo FCC, e os trocados com amônio, HY e HZSM-5. Suas estruturas foram avaliadas por difração de raios-X (DRX) e ressonância magnética nuclear (RMN) de 27Al e 29Si, a textura via fisissorção de nitrogênio, e a medida da força dos sítios ácidos, por dessorção à temperatura programada de amônia (DTP). Os testes catalíticos ocorreram com fluxo de hidrogênio em reator tubular à 723K. Avaliou-se o comportamento da distribuição de produtos ao longo do tempo de reação. Os produtos foram analisados por cromatografia a gás com espectro de massa e o coque por oxidação à temperatura programada (OTP). Os catalisadores mostraram grande capacidade de desoxigenação, produzindo diversos insumos petroquímicos, principalmente hidrocarbonetos gasosos e aromáticos. O tempo de reação promoveu a formação de coque, o que modificou a distribuição dos produtos, em geral diminuindo a desoxigenação. A troca iônica com amônio foi capaz de aumentar a acidez das zeólitas, promovendo um aumento da atividade catalítica e a formação de aromáticos. HZSM-5 manteve sua seletividade a hidrocarbonetos elevada durante o processo. A modificação do perfil de produtos ao longo do tempo de reação indica a possibilidade de se obter diferentes tipos de moléculas através da variação dos tempos de residência em outros tipos de reatores

Abstract: As an alternative to oil and its derivatives, it is possible to obtain petrochemical products, such as fuels, from renewable sources. The catalytic cracking process of vegetable oils produces molecules of hydrocarbons similar to petroleum. In this study was evaluated the hydrocracking of crude soybean oil, not treated, which is cheaper and allows the use of low quality oils. The acid catalysts were tested: ZSM- 5, NaY, USY, the catalyst used in the cracking of oil FCC and the exchanged with ammonium HZSM-5 and HY. Their structures were evaluated by diffraction (XRD) X- ray and nuclear magnetic resonance (NMR) 27Al and 29Si, porosity via physisorption of nitrogen, and the measure of the strength of the acid sites by the programmed desorption of ammonia temperature (TPD).The catalytic tests occurred with hydrogen flow in a tubular reactor at 723K. Was evaluated the behavior of the distribution of products throughout the reaction time. The products were analyzed by gas chromatography with mass spectrum and coke by temperature programmed oxidation (TPO). All the catalysts showed great deoxygenation capacity, producing various petrochemical products, mainly gaseous and aromatic hydrocarbons. The reaction time promoted the formation of coke, which modified the distribution of goods, in general, rising the oxigen content. The ion exchange with ammonium was able to increase the acidity of zeolites, promoting an increase in the catalytic activity and the formation of aromatics. The HZSM-5 maintained its high selectivity to hydrocarbons during the process. The change in product profile along the reaction time, indicates the possibility to get different types of molecules through different residence times in other types of reactors