ÁREA: Iniciação Científica
TÍTULO: PREPARAÇÃO E CARACTERIZAÇÃO DE ADSORVENTES TIPO NiO/SAPO-5 PARA REMOÇÃO DE ENXOFRE EM CARGAS ORGÂNICAS
AUTORES: GOMES, A.A. (UEPB) ; SILVA, G.W.S. (UEPB) ; MARINHO, J.C. (UEPB) ; MACHADO, M.C.N. (UEPB) ; SILVA, M.A. (UEPB)
RESUMO: A utilização de rotas alternativas frente ao HDS no processo de dessulfurização de combustíveis vem se tornando cada vez mais importante, onde se destaca o processo de Adsorção com matérias porosos.Este trabalho reporta a preparação e caracterização de adsorventes tipo SAPO-5 (AFI) via rota bifásica e impregnação com NiO. Os matérias resultantes foram caracterizados por DRX, TG/TDA, AAS e MEV. Pelos resultados obtidos foi possível verificar que o material sintetizado apresenta uma única fase correspondente a fase AFI com tempo ótimo de síntese de 24 h, bem como sua morfologia e composição em NiO encontram-se em concordância com o esperado.
PALAVRAS CHAVES: nio/sapo-5, adsorção e enxofre
INTRODUÇÃO: A gasolina, o diesel e os combustíveis não automotivos representam de 75 a 80% dos produtos de uma refinaria. Um dos grandes problemas associados aos combustíveis fosseis é a presença de enxofre nas correntes de refino (NEVES, 2003).A legislação de proteção ambiental requer que o nível de enxofre no diesel e na gasolina fique em torno de 10 a 30 ppm na maioria dos países desenvolvidos até o ano de 2009 (DAUZACKER; PALOMBO, 2003). O teor de enxofre no Brasil (>1000ppm); não obedece às recomendações da ANP, a qual anuncia teores inferiores a 50 ppm até o ano de 2010 (DAUZACKER; PALOMBO, 2003).A complexidade dos problemas de dessulfurização hidrocatalítica se deve a várias razões tais como, uma grande variedade de compostos de enxofre e suas composições variando em diferentes tipos e combustíveis; variação dos compostos de enxofre em termos de reatividade e dificuldade em remover dibenzotiofenos alquilados (DBT), em virtude de sua reatividade muito baixa (KIM et all., 2006).A aplicação de materiais do tipo zeólitas na indústria de controle ambiental está se tornando cada vez mais importante, sobretudo devido ao maior conhecimento de suas propriedades e características. Por ser um material poroso as zeólitas possuem uma grande área superficial oferecendo ao processo de adsorção uma elevada área de transferência de massa (LIMA et all, 2003). O SAPO-5 (AFI) é uma peneira molecular do tipo aluminofosfato gerada pela substituição de alguns átomos de P na sua estrutura, apresentando características próprias, destacando-se por ser um material microporoso de poro grande, com excelente estabilidade térmica e hidrotérmica (MASSON, 2000).Neste trabalho foi preparado o suporte ácido (SiO2/AlO2=0,15) SAPO-5 e o níquel 1,0; 2,5; 5,0; 7,5; 10%, para remoção de enxofre.
MATERIAL E MÉTODOS: O SAPO-5 foi preparado com base nas seguintes composições molares: 0,15SiO2: P2O5: Al2O3 :1,4(C2H5)3N : 0,072 CTMABr : 4,4 HEXANOL : 40H2O. O processo de síntese para as amostras de SAPO-5 iniciou-se com a adição de ácido fosfórico a água deionizada e sob agitação adicionou-se a pseudoboemita permanecendo sob agitação por 4 horas, em seguida adicionou-se a TEA (direcionador) à mistura permaneceu por mais duas horas de agitação. Logo após foi adicionado uma mistura de hexanol e brometo de hexadiciltrimetilamônio permanecendo o sistema por mais duas horas de agitação.Passado este tempo o gel foi dividido em 5 autoclaves e levado a estufa pré-aquecida a 170º C onde permaneceu por 24 horas. O material resultante foi lavado, centrifugado e seco a 60º C. As amostras foram calcinadas da temperatura ambiente ate 450º C a uma taxa de 4º C/min onde permaneceu por uma hora sob fluxo de N2 numa vazão de 100 mL/min, a segunda foi de 450 a 550º C a 10º C/min onde permaneceu por 12 horas sob um fluxo de ar sintético a uma vazão de 100 ml/min. Os adsorventes NiO/SAPO-5 nas composições 1,0; 2,5; 5,0; 7,0; 10% de metal foram preparados por impregnação ao ponto úmido. Foi utilizado o nitrato de níquel como precursor do NiO de acordo com o seguinte procedimento:Impregnação das amostras de SAPO-5 com o Ni(NO3)2 . 6H2O. Secagem das amostras, calcinação a 450º C (a taxa de 4º C/min) sob fluxo de ar sintético por duas horas. Caracterizações: Os materiais obtidos foram caracterizados pelas seguintes técnicas:DR-X,TG e DTA,Espectroscopia de Absorção Atômica e MEV.
RESULTADOS E DISCUSSÃO: A cristalinidade do SAPO-5, para as condições de síntese, aumenta com o tempo atingindo um máximo em 24 h, e para tempos superiores a 24 h começa a ocorrer perda de cristalinidade. De acordo com os DR-X, fig1B, pode-se constatar que o material sintetizado apresenta uma única fase cristalina, AFI, e ainda picos com considerável intensidade, bem como não houve modificações no suporte devido a calcinação,o que demonstra sua grande estabilidade térmica, antes, houve um aumento na cristalinidade do material. Possivelmente a calcinação, pode ter promovido uma melhor organização da fase AFI, que contribuiu para o aumento na cristalinidade. TG e DTA: Pela TG e DTG da amostra padrão de SAPO-5 fig 1C, pode-se observar três regiões de perda de massa: 1º (temperatura ambiente e 150 °C) dessorção de água ocluído nos poros 2º( 150 a 400 °C) saída do direcionador fisissorvido, 3º (400 e 750 °C) dessorção de direcionador na forma protonada (TEA+) quimissorvido. Com esta última, podemos comprovar a geração de acidez na estrutura em virtude da substituição isomórfica do fósforo pelo silício, via MS2. Pela curva DTA observa-se um evento endotérmico (30 e 150ºC), o qual está relacionado à liberação da água fissisorvida no catalisador e à água de hidratação dos cátions. O outro evento exotérmico é observado (máximo em 420ºC), decomposição do TEA. Análise química-AAS: as impregnações realizadas foram satisfatórias, as pequenas variações possivelmente estão associados a formação de clusters. MEV:A fig2 apresenta a micrografia da amostra de SAPO-5, onde a morfologia das partículas na forma de aglomerados, sendo individualmente esféricas com tamanho médio de 2µm. Esta forma é característica do SAPO-5.
CONCLUSÕES: Pelos resultados obtidos pode-se observar que a fase AFI do silicoaluminofosfato, SAPO-5, foi confirmada com alta pureza e cristalinidade com tempo de cristalização ótimo de 24 horas. A quantidade de metal impregnado foi confirmada pela analise química, a morfologia, do material estar de acordo com literatura, bem como podemos supor que de acordo com a analise térmica ocorreu incorporação de silício via MS2, (geração de acidez). Foram preparados e caracterizados aproximadamente 100 g a serem utilizados no processo de remoção enxofre.
AGRADECIMENTOS:
REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICA: 1. DAUZACKER, E.R.; PALOMBO, F. Bol. Téc. Petrobrás, RIO de Janeiro-RJ, 46 (3/4): 256:269, jul./ dez. 2003.
2. KIM, J. BHANDARI, V.M. ; KO, C. H.; PARK; J.G.; HAN, S. Chem. Engineerring Science, 2006, 61, 2599.
3. LIMA, E. C., BARBOSA, C. B. M., AGUIAR, E. F. S., BARROS, A. L. M. In: Anais do Congresso Brasileiro de P&D em Petróleo e Gás, 2, Rio de Janeiro- RJ, 2003.
4. MACHADO, C. N., RODRIGUES, D. P., SILVA, M. A., CARVALHO, M. W. N. C., SANTOS, I. M. G., BARBOSA, C. M. B., SOUSA, A. G. Preparação do Adsorvente Mo3/ALPO5 para Utilização na Remoção de Enxofre Através de Processos de Adsorção. 14, CBCat, Porto de Galinhas-PE, 2007, 1-3p.
5. MASSON, N. C. “Aluminofosfatos e Magnesoaluminofosfatos Mesoporosos Obtidos Sobre Arranjos Supramoleculares”. Tese de Doutorado, UNICAMP, Campinas-SP, 2000.
6. NEVES, J.E. Redução do Teor de Enxofre de Gasolina Atravé do Porcosso de Adsorção Utilizando a Peneira Molecular Mesoporosa MCM-41. Disertação de Mestrado. UFCG, Campina Grande-PB, 2006 13p.
