ÁREA: IC-Iniciação Científica
TÍTULO: AVALIAÇÃO DE PENEIRAS MOLECULARES MESOPOROSAS À BASE DE ZEÓLITAS BETA E MORDENITA NA TRANSALQUILAÇÃO DO TRIMETILBENZENO COM TOLUENO
AUTORES: AUTORES: GRECCO S.T.F. - UFBA, NOBRE P.S.S. - UFBA, URQUIETA-GONZáLEZ E.A. - UFSCAR E RANGEL M.C.* - UFBA
RESUMO: RESUMO: Os xilenos constituem um dos mais importantes grupos de matérias-primas extensivamente usadas na indústria petroquímica. A reação de transalquilação é uma alternativa conveniente para a produção destes compostos, por ser um processo não agressivo ao meio ambiente e com baixos custos operacionais. No processo comercial, utiliza-se a mordenita, que desativa por depósito de coque, gerando a necessidade de obter catalisadores alternativos. Neste trabalho foram sintetizados catalisadores mesoestruturados à base de zeólita beta e mordenita, que foram avaliados na transalquilação do trimetilbenzeno com tolueno. Os catalisadores obtidos foram mais ativos e mais resistentes à desativação do que o catalisador comercial à base de mordenita.
PALAVRAS CHAVES: palavras-chave: zeólita, mesoporosos e transalquilação
INTRODUÇÃO: INTRODUÇÃO: Hidrocarbonetos aromáticos, tais como os xilenos, possuem uma grande variedade de aplicações na indústria petroquímica. Embora o processo comercial atual para a produção de xilenos seja a reforma de nafta, a transalquilação é uma alternativa conveniente para a produção de xilenos, por ser um processo não agressivo ao meio ambiente e com baixos custos operacionais. Diversos catalisadores ácidos aceleram essa reação, mas devido a restrições ambientais, os sólidos ácidos, tais como as zeólitas, têm sido preferidos. Entretanto, esses materiais desativam com o tempo, devido à formação de coque nos seus canais. Dessa forma, há o interesse por pesquisas de materiais, que apresentem poros mais largos. Recentemente, foram obtidos aluminosilicatos zeolíticos mesoestruturados que, devido às suas propriedades ácidas e a sua elevada mesoporosidade tornam-se úteis em muitas aplicações catalíticas, tais como reações de transalquilação.
Considerando estes aspectos, neste trabalho foi estudado o desempenho de catalisadores à base das zeólitas beta e mordenita na transalquilação do trimetilbenzeno com tolueno, a fim de se obter materiais ativos e seletivos na produção de xilenos.
MATERIAL E MÉTODOS: MATERIAL E MÉTODOS: Os materiais mesoporosos foram preparados a partir da mesoestruturação das suas respectivas sementes de zeólitas. A semente de zeólita beta, com SAR=15, foi preparada misturando-se NaAlO2, NaOH, TEAOH, H2O e SiO2 e aquecendo-se a mistura a 140 °C por 192 h. A semente foi, então, mesoestruturada com CTABr e tratada a 140 °C, por 48 h. Em seguida, o material foi submetido a troca iônica e calcinação, obtendo-se a Amostra B48 na forma hidrógena (GUO et al., 2001). A semente de zeólita mordenita com SAR=15, foi preparada misturando-se Al2SO4, NaOH, H2O, SiO2, e H3PO4 sob agitação mecânica por 17 h (SAMANTA et al., 2004). Em seguida, o gel foi aquecido a 110°C, por 46 h. A semente foi, então, mesoestruturada com CTABr e tratada a 140°C, por 96 h. Em seguida, foi submetido à troca iônica e calcinação, obtendo-se a Amostra M96 na forma hidrógena.
As amostras foram caracterizadas por análise térmica (DTA, TG), espectroscopia no infravermelho (FTIR), difração de raios X, medida de área superficial específica e porosidade. O catalisador foi avaliado na transalquilação do 1,2,4 trimetilbenzeno com tolueno, a 470ºC, 1 atm, H2/hidrocarboneto (molar)= 4 e WHSV = 1,0 h-1.
RESULTADOS E DISCUSSÃO: RESULTADOS E DISCUSSÃO: As curvas de perda de massa das amostras apresentaram três estágios de perda de massa relativos a dessorção de água, à combustão e à decomposição do direcionador de estrutura e, no último estágio, a dehidroxilação de grupos silanol e à combustão do carbono residual. Os espectros de FTIR das amostras antes e após a calcinação comprovaram que o processo de calcinação foi eficiente para a remoção do direcionador de estrutura. Além disso, os espectros apresentaram uma banda a 460 cm-1, que é característica de materiais amorfos, tipo MCM-41 e outra banda próxima a 550 cm-1, característica das sementes de zeólitas (DIMITROVA et al., 2004). Os difratogramas de raios X dos catalisadores apresentaram perfis típicos dessas estruturas. Todas as amostras foram cataliticamente ativas na transalquilação do trimetilbenzeno com tolueno, sendo o material mesoestruturado à base de zeólita beta o mais ativo e seletivo a xilenos na reação. Apesar da formação de coque ter sido maior na Amostra B48, esta amostra não é desativada rapidamente, devido a zeólita beta possuir uma estrutura de poros largos tridimensionais e, portanto, este catalisador foi o mais estável na reação.
CONCLUSÕES: CONCLUSÃO: A partir dos resultados obtidos, pode-se concluir que os métodos empregados foram adequados para preparar materiais mesoestruturados, a partir das sementes de zeólitas beta e mordenita. Todas as amostras foram cataliticamente ativas na transalquilação do trimetilbenzeno com tolueno e os catalisadores apresentaram seletividade mais elevada a benzeno, seguida de pentano, xilenos e etilbenzeno. O material mesoestruturado à base de zeólita beta foi mais ativo e seletivo a xilenos na reação, quando comparados aos materiais mesoestruturados à base de mordenita.
AGRADECIMENTOS: AGRADECIMENTOS: Os autores agradecem ao PIBIC/CNPq e à FAPESB pelas bolsas concedidas e ao CNPq e à FINEP pelo apoio financeiro.
REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICA: REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS: DIMITROVA, R.; GUNDUZ, G.; DIMITROV, L.; TSONCHEVA, T.; YIALMAZ, S.; URQUIETA-GONZALEZ, E.A. 2004. Acidic sites in beta zeolites in dependence of the preparation methods. J. of Molec. Catal. A: Chemical, 214: 265-268.
GUO, W.; XIONG, C.; HUANG, L.; LI, Q. 2001. Synthesis and characterization of composite molecular sieves comprising zeolite Beta with MCM-41 structures. J. Mater Chem., 11: 1886-1890.
SAMANTA, S.; MALB, N.K.; KUMARC, P.; BHAUMIKA, A. 2004. Hydrothermally synthesized high silica mordenite as an efficient catalyst in alkylation reaction under liquid phase condition. J. of Molec. Catal. A: Chemical, 215: 169.