Síntese e caracterização de zeólitas ZSM-5 por diferentes rotas e seu emprego na produção de olefinas leves a partir de etanol
Resumo
Este trabalho relata o estudo da síntese e caracterização de catalisadores ZSM-5 para
seu posterior uso na reação de conversão de etanol para olefinas, especialmente
utilizando uma rota alternativa mais econômica. O etanol surge como uma fonte
renovável para a produção de olefinas e o catalisador ZSM-5 possui importantes
características para esse tipo de reação, tais como acidez, área superficial e tamanho de
partícula. A síntese foi conduzida de maneira hidrotérmica a 170 °C. Foram realizadas
duas sínteses convencionais com direcionadores de estrutura, utilizando n-butilamina e
hidróxido de tetrapropilamônio (TPAOH), e uma terceira rota alternativa utilizando um
gel nucleante. A caracterização dos compostos sintetizados foi realizada com diversas
técnicas (DRX, BET, FRX, MEV e TGA) sendo observada a formação da estrutura de
ZSM-5 em todas as técnicas de síntese utilizadas. Os catalisadores foram avaliados na
reação de conversão de etanol à olefinas (ETO) e foi avaliada a influência da
temperatura de reação (250 a 450 °C) e SAR (SiO2/Al2O3 ratio) na seletividade das
olefinas. A análise dos produtos formados foi realizada em um cromatógrafo a gás com
detector tipo FID. O rendimento para eteno foi superior a 80 % em todos os
catalisadores, sendo para alguns acima de 90 %. Baixos valores de SAR
proporcionaram maiores rendimentos para propeno, em torno de 9 %. A temperatura, o
valor de SAR e os direcionadores empregados na síntese influenciaram na seletividade.
Também, foi avaliada a influência da quantidade de massa do catalisador, a diluição e
também a modificação com diferentes metais (Ga, La, In) e um não metal (P). Quando a
massa foi aumentada, o rendimento para propeno aumentou consideravelmente. A
diluição com areia comum, em algumas concentrações, proporcionou maior formação
de propeno. O método de síntese via gel nucleante mostrou ser uma alternativa viável
para a síntese de ZSM-5 e seu uso como catalisador na reação ETO.