Cinética da reação de conversão de etanol em 1,3-butadieno empregando catalisadores multifuncionais

• Autor(a) principal: Da Ros, Simoní
• Data de Publicação: 2017
• Tipo de documento: Tese
• Idioma: por
• Título da fonte: Repositório Institucional da UFRJ
• Texto Completo: http://hdl.handle.net/11422/8660
• topic: CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA QUIMICA; Engenharia química; Cinética.; Catálise heterogênea

Neste trabalho, a conversão catalítica em fase gasosa de etanol em 1,3-butadieno (1,3-BD) foi estudada empregando catalisadores heterogêneos do tipo MgO-SiO2, dopados com ZrO2 e ZnO, e sistemas ZrO2-ZnO/MgO-SiO2 modificados com metais alcalinos, preparados por co-precipitação. Pela primeira vez, a cinética deste sistema reacional foi investigada utilizando a informação contida na matriz de covariância das medidas experimentais, a qual permitiu indentificar uma mudança no mecanismo reacional com o aumento da temperatura: entre 300 e 400 ºC, a etapa lenta foi sugerida como a condensação do acetaldeído, enquanto que entre 400 e 450 ºC, a desidrogenação do etanol limitou o processo. Além disso, a caracterização da matriz de covariância das medidas experimentais, empregando distintas condições reacionais e catalisadores, demonstrou que tanto a temperatura da reação, quanto as características do catalisador afetaram as flutuações experimentais. Demonstrou-se que o método de co-precipitação foi eficiente para o preparo de catalisadores capazes de apresentar elevada produtividade à 1,3-BD. Além disso, a acidez dos catalisadores foi modificada pela adição de metais alcalinos (Na, K e Li), permitindo minimizar reações paralelas de desidratação do etanol à eteno e éter etílico. Assim, um novo catalisador foi desenvolvido, o qual permitiu aumentar a seletividade combinada para 1,3-BD e acetaldeído para 72 mol. %. Finalmente, as variáveis reacionais de operação, temperatura e velocidade espacial, foram investigadas com um planejamento estatístico, empregando o novo catalisador desenvolvido. Demonstrou-se que altos rendimentos à 1,3-BD podem ser obtidos empregando elevadas velocidades espaciais, desde que a pressão parcial de etanol seja também alta, aumentando assim o potencial de aplicação industrial deste processo.