Cinética da produção de butenos a partir de butanol empregando catalisadores ácidos
Resumo
Butenos são olefinas produzidas a partir de derivados do petróleo para diversos fins
industriais. Devido às exigências ambientais, novas rotas de produção estão sendo buscadas, e
a reação de desidratação do butanol é uma das mais promissoras. Catalisadores ácidos do tipo
zeólita HZSM-5 e -alumina foram sintetizados sob diferentes condições, para investigação
do efeito das suas propriedades ácidas na atividade dos catalisadores nesta reação. Os testes
catalíticos foram realizados seguindo um planejamento experimental fatorial completo. Os
resultados indicaram que há uma grande influência da vazão de alimentação na conversão do
butanol, exibindo um perfil característico de reações químicas com ordem menor do que 1. As
conversões obtidas com as zeólitas foram sempre superiores às obtidas para as aluminas em
todas temperaturas de reação, mesmo com menor massa de catalisador empregada, o que
indica maior atividade desse catalisador. A seletividade a 2-buteno foi superior à seletividade
a olefina primária, 1-buteno, para as HZSM-5; enquanto, as aluminas quase não isomerizaram
o 1-buteno, com seletividades de cerca de 98% em todos os testes. A SAR das HZSM-5
apresenta impacto na atividade deste material, sendo que quanto menor a SAR, mais ativo é o
catalisador. As zeólitas com SAR 30 e 40 apresentaram maiores conversões de butanol e
concentrações de produtos de isomerização do que a SAR 50. Para as aluminas, a maior
atividade catalítica foi observada para a amostra calcinada a 600 °C. Após o cálculo das
frações molares dos produtos na saída do reator, foi realizada a estimação de parâmetros dos
modelos cinéticos propostos. Os resultados obtidos pelos modelos confirmaram a maior
atividade das HZSM-5, além de validarem o efeito da SAR das zeólitas e da temperatura de
calcinação das aluminas sobre a seletividade da reação. Os modelos heterogêneos ajustaram
melhor os dados experimentais que os modelos pseudo-homogêneos. Comparando os
diferentes modelos cinéticos, observou-se que a adsorção do butanol é a única hipótese
significativa no ajuste dos modelos aos dados experimentais. A adsorção das demais
moléculas, como 2-buteno, isobuteno e água, puderam ser desconsideradas na formulação do
melhor modelo.
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