ISBN 978-85-85905-10-1
Área
Química Orgânica
Autores
Maciel, S.T.A. (UNIVERSIDADE FEDERAL DE SERGIPE) ; Wisniewski Jr, A. (UNIVERSIDADE FEDERAL DE SERGIPE) ; de Souza, M.J.B. (UNIVERSIDADE FEDERAL DE SERGIPE)
Resumo
As amostras da estação Oiteirinhos-II UO-SEAL foram submetidas à análise térmica para estudo da conversão mássica catalisada por zeólitas Y e Ferrierita. Para a análise térmica, foram testadas diferentes taxas de aquecimento (β = 5, 10 e 20°C min-1); e a influência das razões de 10, 30 e 50% de catalisador presentes na amostras de forma homogeneizada na conversão mássica do óleo. Os resultados obtidos na análise termogravimétrica através das curvas TG/DTG e das curvas de conversão indicaram que os catalisadores estudados tiveram um bom desempenho catalítico para o processo de pirólise.
Palavras chaves
PETRÓLEO; TERMOGRAVIMETRIA; CATALISADORES
Introdução
A termogravimetria (TG) é uma técnica que mede a variação de massa (perda e/ou ganho) de uma amostra em função da temperatura, sob uma atmosfera controlada, enquanto a substância é submetida a uma programação de variação de temperatura (RIBEIRO, p.18, 2009). Portanto, para uma melhor interpretação do comportamento térmico do petróleo, será feita uma análise termogravimétrica, com e sem catalisador, onde o catalisador será utilizado para verificar a influência no perfil de pirólise catalítica do petróleo, já que a sua presença, acarretará no aumento de velocidade da reação, permitindo obtenção de maiores seletividades e, portanto, maior rendimento dos produtos desejados. Sendo, a análise termogravimétrica, empregada para avaliar os perfis de decomposição do petróleo em diferentes temperaturas e tempos, sob uma taxa constante de aquecimento.
Material e métodos
A amostra CEOL 1 da estação coletora de Oiteirinhos II está localizada no município de Carmópolis - SE. Para este trabalho foram selecionados os catalisadores mais aplicados em amostras de petróleo e que apresentam alta resistência térmica: NH4–Y e NH4–Ferrierita. Primeiramente, os catalisadores, na forma não calcinada, foram submetidos à análise termogravimétrica, em uma termobalança da Shimadzu modelo 50H, com uma taxa de aquecimento de 10oC min–1, na faixa de temperatura 30oC até 900oC, utilizando–se atmosfera dinâmica de N2, na vazão de 40mL min–1, para determinar as temperaturas onde as moléculas de água e de amônia seriam liberadas. As curvas termogravimétricas mostraram que a temperatura ideal de calcinação foi de 500 oC. Em seguida, os catalisadores, ambos sob a forma amoniacal, foram submetidos à calcinação, em uma mufla com rampa de aquecimento de 10oC min–1 da temperatura ambiente até atingir 500oC, mantendo-se o sistema nesta condição por 2 horas. Após a calcinação, foi realizada a homogeneização das amostras a partir de uma mistura mecânica do óleo CEOL 1 com os catalisadores, previamente calcinados. Foram elaboradas três tipos de amostras com uma razão mássica percentual de 10, 30 e 50 % de catalisador em relação à massa do óleo, denominadas, como A, B e C, respectivamente, totalizando seis amostras, três para cada zeólita. Após a homogeneização, as amostras foram transferidas para recipientes adequados, do tipo vial e foram submetidas à análise termogravimétrica nas mesmas condições descritas previamente, diferenciando–se, apenas, quanto à taxa de aquecimento, onde foram escolhidas três tipos de rampas de aquecimento, a 5, 10 e 20 oC min–1, gerando- se 21 curvas termogravimétricas, sendo 18 curvas para as amostras homogeneizadas e 3 para o óleo CEOL 1.
Resultado e discussão
As curvas termogravimétricas (TG) da amostra de petróleo sem catalisador, CEOL
1, obtidas para diferentes taxas de aquecimento mostraram que para as taxas de
aquecimento, β = 5 e 10 oC min–1, o óleo converteu em torno de 98% de sua massa
inicial, respectivamente, restando 2% de resíduo. No entanto, para uma taxa de
aquecimento, β = 20 oC min–1, a conversão da massa foi menor, resultando,
aproximadamente 96%. Logo, concluiu-se que para menores taxas, há uma maior
conversão mássica do petróleo, acarretando na maior formação de produtos durante
a pirólise e menor quantidade de resíduos restantes. A curva termogravimétrica
com β = 5 oC min–1, de modo geral, foi escolhida por obter maior conversão
mássica do óleo. Dando continuidade ao estudo, foi feita esta mesma análise para
amostras homogeneizadas com as zeólitas, Ferrierita e Y, sob razões massa/massa
de 10, 30 e 50%. Como já era esperado, a presença dos catalisadores diminuíram
consideravelmente a quantidades de resíduos ao fim da pirólise. Foi observado
que ambos catalisadores atingiram o mesmo grau de conversão do óleo (Figura 1).
Entretanto, a zeólita Ferrierita proporcionou menores temperaturas iniciais de
pirólise quando comparada com a zeólita Y. Com relação a quantidade de
catalisador empregada na amostra de óleo, foi percebido que para 50%, foi obtido
uma conversão superior a 100%. Este excesso de conversão mássica deve estar
diretamente relacionada a grande participação de catalisador em massa na
mistura, ou seja, a decomposição do catalisador ou a perda de água de hidratação
contribui para esta discrepância. Já para as razões de 10 e 30%, foram obtidas
maiores conversões com o uso de 30% e massa do catalisador. A Figura 2 apresenta
a curva termogravimétrica da amostra homogeneizada com 30% m/m de Ferrierita.
Conclusões
A partir das curvas TG para o óleo com os catalisadores, Y e Fer, foi possível verificar que a utilização dos dois catalisadores levou ao mesmo grau de conversão. Entretanto, para a zeólita Ferrierita, foi observada à diminuição da temperatura inicial da reação de pirólise, contribuindo para um menor gasto energético, e além de obter valores de conversão um pouco melhores. Quanto ao teor de catalisador na amostra, foi conveniente o uso de 30% pois se alcançou melhores conversões mássicas.
Agradecimentos
Ao LCP, LABCAT e Petrobras.
Referências
RIBEIRO, M.P. Aplicação de termogravimetria acoplada à espectrometria de massas para a caracterização de petróleo e determinação da curva de evolução de gás sulfídrico. UFRN, PPGCEP, 2009.
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