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Title: Desenvolvimento de catalisadores Pt-USY para melhorar o índice de cetano em frações de diesel de baixa qualidade mediante a reação de abertura seletiva de anéis de compostos Naftênicos
Authors: Soares, Lech Walesa Oliveira
Keywords: Catálise heterogênea;Catalisadores Pt-USY;Catálise bifuncional;Compostos naftênicos;Decalina
Issue Date: 15-Aug-2019
Citation: SOARES, Lech Walesa Oliveira. Desenvolvimento de catalisadores Pt-USY para melhorar o índice de cetano em frações de diesel de baixa qualidade mediante a reação de abertura seletiva de anéis de compostos Naftênicos. 2019. 150f. Tese (Doutorado em Química) - Centro de Ciências Exatas e da Terra, Universidade Federal do Rio Grande do Norte, Natal, 2019.
Portuguese Abstract: Um dos maiores gargalos enfrentados pela indústria petroquímica é melhorar o rendimento das frações mais pesadas do petróleo às frações médias atendendo as especificações do mercado. Uma alternativa industrial envolve, primeiro, uma completa hidrogenação dos compostos aromáticos seguido da quebra seletiva da ligação endocíclica C-C. Neste trabalho, aborda-se a influência do método de incorporação metálica em catalisadores bifuncionais (Pt-USY) objetivando obter alta dispersão à quantidades relativamente altas de platina e estudar sua performance catalítica na reação de abertura seletiva de anel (ASA) da decalina. Conseguiu-se desenvolver catalisadores Pt-USY de alta performance (4.9Pt-NaUSY-im3 e 4.8Pt-NaUSYTPA-im3) para a reação de abertura seletiva de anel da decalina (molécula modelo, representando os compostos naftênicos) aumentando o índice de cetano da mistura da mistura dos produtos da reação. O catalisador 4.8Pt-NaUSYTPA-im3 apresentou rendimento a OCD de 28,0 wt% (seletividade de 33,2 %), rendimento a soma ROP + OCD de 53,8 wt% (seletividade de 63,7 %) e um rendimento aos produtos leves de hidrocraqueamento de 26,0 wt% (seletividade de 30,7 %). Já o catalisador 4.9Pt-NaUSY-im3 apresentou rendimento a OCD de 17,8 wt% (seletividade de 22,0 %), rendimento a soma ROP + OCD de 44,2 wt% (seletividade de 54,8 %) e um rendimento aos produtos leves de hidrocraqueamento de 31,1 wt% (seletividade de 38,5%). A mesoporosidade secundária do catalisador 4.8PtNaUSYTPA-im3 apresentou um efeito positivo na performance desse catalisador com relação aos produtos de abertura de anel da decalina (ROP e OCD), enquanto manteve menores rendimentos aos produtos leves de hidrocraqueamento (C9-), em comparação com o catalisador 4.9Pt-NaUSY-im3. Dessa forma, a (i) baixa acidez de Brønsted, (ii) alta quantidade de platina – função metálica, (iii), zeólita com dimensão de poro tridimensional, (iv) mesoporosidade secundária, especialmente para o catalisador 4.8PtNaUSYTPA-im3 e (v) alta estabilidade hidrotérmica fazem esses sistemas catalíticos serem bastante promissores.
Abstract: A challenging hot topic faced by the oil refinery industry is the upgrading of low-quality distillate fractions, such as LCO, in order to meet current quality standards for diesel fuels. Thereof, an auspicious technological alternative entails the complete saturation of the aromatic structures followed by the selective cleavage of endocyclic C-C bonds in the formed naphthenic rings (selective ring opening or SRO). This work reports the influence of metal incorporation method in bifunctional Pt-USY catalysts with the aim of maximizing the dispersion at relatively high metal loadings as a means of improving their performance for the SRO of decalin as a model feed. High performance Pt-USY catalysts (4.9Pt-NaUSY-im3 and 4.8Pt-NaUSYTPA-im3) have been developed for the selective ring opening of decalin (model molecule, representing naphthenic compounds) by increasing the cetane index of the reaction products mixture. The 4.8Pt-NaUSYTPA-im3 catalyst presented a yield of 28.0 wt% to OCD (33.2% selectivity), of 53.8 wt% to ROP + OCD sum (63.7% selectivity) and a yield 26.0 wt% to light hydrocracking products (30.7% selectivity). The 4.9Pt-NaUSY-im3 catalyst presented an OCD yield of 17.8 wt% (22.0% selectivity), an ROP + OCD yield of 44.2 wt% (selectivity 54.8%) and a yield to light hydrocracking products of 31.1 wt% (selectivity 38.5%). The secondary mesoporosity of the 4.8Pt-NaUSYTPA-im3 catalyst had a positive effect on the catalyst performance with respect to decalin ring opening products (ROP and OCD), while maintaining lower yields for light hydrocracking products (C9-) compared to the 4.9PtNaUSY-im3 catalyst. Thus, (i) low Brønsted acidity, (ii) high amount of platinum - metal function, (iii) three-dimensional pore size zeolite, (iv) secondary mesoporosity, especially for the 4.8Pt-NaUSYTPA-im3 catalyst and (v) high hydrothermal stability make these catalytic systems very promising.
URI: https://repositorio.ufrn.br/jspui/handle/123456789/27934
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