Uso de Nb2O5 como aditivo em catalisadores de CuO-ZnO-Al2O3 e g-Al2O3 para produção de dimetiléter

• Autor(a) principal: Forrester, Aline Melissa da Silva
• Data de Publicação: 2007
• Tipo de documento: Trabalho de conclusão de curso
• Idioma: por
• Título da fonte: Repositório Institucional da UFRJ
• Texto Completo: http://hdl.handle.net/11422/17822
• topic: CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA QUIMICA::TECNOLOGIA QUIMICA; Dimetil éter; DME; Catalisadores; Óxido de nióbio

Este trabalho apresenta um estudo sistemático sobre a utilização do óxido de nióbio depositado sobre Al2O3 na desidratação de metanol a DME e sobre sua possível aplicação no sistema catalítico para geração direta deste éter a partir de gás de síntese. Para a deposição de diferentes teores de Nb2O5 sobre a g-Al2O3 foi preparado um complexo solúvel de nióbio (composição protegida por sigilo). Os catalisadores foram caracterizados por adsorção de N2, DRX, DRS e TPD de CO2. Os testes catalíticos de desidratação do metanol a 523K e pressão atmosférica foram realizados em sistema de batelada em fase gasosa. Os resultados de caracterização por difração de raios X indicam ausência de Nb2O5 cristalino nas amostras suportadas, mesmo nas com maior teor de nióbio e submetidas a elevada temperatura de calcinação. Pelos espectros de DRS observa-se que temperaturas elevadas de calcinação favorecem a dispersão da fase depositada, mesmo com maiores teores de Nb2O5. Por TPD de CO2 constatou-se que os sítios básicos fracos da g-Al2O3 são facilmente recobertos com baixos teores de Nb2O5, indicando deposição seletiva. Pelos resultados de dessorção também verificou-se que a amostra com maior teor de Nb2O5 tem características semelhantes às do óxido puro, e praticamente não apresenta basicidade. Quanto aos padrões de atividade na desidratação do metanol, apenas água e dimetiléter foram observados como produtos da reação, não havendo geração de quaisquer subprodutos. Porém, não houve efeito positivo da adição de Nb2O5 à g-Al2O3, que proporcionasse menor inibição pela água gerada, quando comparada à alumina pura. A partir dos resultados obtidos com estas amostras, utilizando-se o percentual da monocamada teórica correspondente ao catalisador mais ativo nos testes de desidratação do metanol, impregnou-se o catalisador comercial de síntese de metanol com Nb2O5, utilizando o mesmo procedimento aplicado para as amostras contendo g-alumina. A deposição de nióbio sobre o catalisador tradicional de síntese de metanol, CuO-ZnOAl2O3, causa mudanças na natureza deste material, sendo que as espécies de cobre presentes são reduzidas em temperaturas mais elevadas. Por TPD de CO2, verificou-se que a basicidade do catalisador comercial é levemente diminuída ao se depositar nióbio, comportamento semelhante ao observado na deposição de nióbio sobre alumina. Ao se misturar alumina, catalisador de desidratação, com o catalisador comercial CuO-ZnOAl2O3 puro ou modificado com nióbio, aumentou-se significativamente a atividade e a seletividade a DME. Entretanto, o sistema formado pelo CuO-ZnO-Al2O3 puro e a Nb2O5/Al2O3 estudada apresentou a maior atividade e aumento da seletividade ao DME dentre os sistemas testados.