Orientador: Antonio Jose Gomez Cobo / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Quimica / Made available in DSpace on 2018-08-11T16:03:38Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Rodrigues_MichelleFernandaFaita_M.pdf: 1374459 bytes, checksum: ee724b305981f732c54098cdcd569738 (MD5) Previous issue date: 2008 / Resumo: No presente trabalho, tem-se por objetivo estudar os efeitos da morfologia do suporte, notadamente do diâmetro da partícula e da área específica, sobre o desempenho de catalisadores de Ru/Al2O3 e Ru/Nb2O5 destinados à reação de hidrogenação parcial do benzeno em fase líquida. Para tanto, catalisadores de Ru/Al2O3 e Ru/Nb2O5 foram preparados através de impregnação incipiente, a partir de uma solução aquosa do precursor RuCl3.xH2O, empregando-se os respectivos suportes com granulometrias e áreas específicas diversas. Após impregnação, os sólidos foram secos a 358 K, por um período de cerca de 24 h. A seguir, os sólidos foram submetidos a um tratamento de redução direta sob H2, à temperatura de 573 K. Os sólidos obtidos foram caracterizados através das técnicas Mastersizer-Distribuição do Tamanho de Partícula, Difração de Raios-X, Adsorção de N2 (método B.E.T.), Microscopia Eletrônica de Varredura com Microssonda para Análise Espectrométrica de Raios-X e Redução à Temperatura Programada. Os desempenhos catalíticos foram avaliados na reação de hidrogenação do benzeno, empregando-se um reator Parr do tipo ¿slurry¿. A reação foi conduzida sob pressão constante de 5,0 MPa de H2 e à temperatura de 373 K, em meio reacional trifásico contendo água. Para as condições empregadas neste estudo, os resultados obtidos mostram que praticamente não há influência da natureza dos suportes Al2O3 e Nb2O5 sobre a seletividade de cicloexeno. No entanto, o aumento do diâmetro de partícula ou da área específica do suporte diminui o rendimento do produto desejado / Abstract: The principal aim of the present work is to study the effects of the morphology of supports, especially the particle diameter and the specific area on the performance of catalytic Ru/Al2O3 and Ru/Nb2O5 for partial hydrogenation reaction of benzene in liquid phase. Therefore, Ru/Al2O3 and Ru/Nb2O5 catalysts were prepared by incipient wetness impregnation, from an aqueous solution of RuCl3.xH2O chlorinated precursor, using supports with several granulometries and specific areas. After impregnation, the solids were dried at 358 K, for a period of 24 h. Then the solid underwent a treatment to direct reduce under H2, at the temperature of 573 K. The solid results were characterized by technical Mastersizer-Particle size Analysis, Diffraction of X-rays, adsorption of N2 (BET method), Electronic Scanning Microscopy and Temperature Programmed Reduction (TPR). The performances were evaluated in the catalytic reaction of benzene hydrogenation, using a reactor Parr of the "slurry". The reaction was conducted under constant pressure of 5.0 MPa of H2 and a temperature of 373 K, in a three-phase reactional medium with water. For the conditions employed in this study, the results show that virtually no influence the nature of the Al2O3 and Nb2O5 supports on the ciclohexene selectivity. However, the increase in the diameter of particle or the specific area of support decreases the yield of the desired product / Mestrado / Sistemas de Processos Quimicos e Informatica / Mestre em Engenharia Química

Orientador: Ulf Friedrich Schuchardt / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Quimica / Made available in DSpace on 2018-08-06T15:18:09Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Lima_LilianeSchierde_M.pdf: 699085 bytes, checksum: 864f8f983b1935cceb9fe8d839e3fcf4 (MD5) Previous issue date: 2006 / Resumo: O interesse nas reações de oxidação do cicloexano e cicloexeno tem sido foco de muitas pesquisas nos últimos anos, objetivando a busca de reações com maiores rendimentos e seletividades. A rota sintética comercialmente utilizada oxida o cicloexano a cicloexanol e cicloexanona com rendimentos muito baixos (em torno de 4 %), fomentando ainda mais a busca por rotas alternativas de oxidação. O presente trabalho estudou a oxidação direta de cicloexano e cicloexeno a 140ºC e pressões de até 50 bar usando carvões ativados de origem mineral e vegetal como catalisadores. O carvão ativado, por se tratar de um material com uma alta área superficial e de característica hidrofóbica, é compatível com reações de hidrocarbonetos e, então, foi utilizado como catalisador para estas oxidações. As oxidações diretas do cicloexano, nas condições em que foram realizadas, apresentaram resultados de conversão abaixo de 1% e, em alguns casos, com resultados irreprodutíveis. Para as reações de oxidação do cicloexeno, além de algumas mudanças nas condições das reações, foram utilizados como catalisadores carvão ativado impregnados com Pd. As reações apresentaram boas conversões, que variaram de 5 a 90%. Os carvões minerais previamente tratados com ácido clorídrico conduziram a melhores resultados nas oxidações catalíticas do cicloexeno, porém um comportamento inverso foi observado para os carvões vegetais. O Pd impregnado favoreceu a formação da bifenila, alcançando 100% de seletividade para este produto quando usou-se um carvão comercial contendo 5% de Pd. / Abstract: The concerning about cyclohexane and cyclohexene oxidation reactions has been subject of many researches lately, in order to find yielder and more selective reactions. The more common synthetic path at the industry, oxidate the cyclohexane to cyclohexanol and cyclohexanone with very low yield (almost 4%), what stimulates the researches looking for alternatives oxidations paths. The present work has studied the straight oxidation from the cyclohexane and cyclohexene in a temperature of 140°C and pressures until 50 bars using activated carbon, mineral and vegetal origins, as a catalyser. Due the activated carbon is a material with very high surface area and it has also hydrophobic characteristics, it is compatible with hydrocarbons reactions, and then it has been used here as catalyser to this oxidations. The straight cyclohexane oxidations, in that conditions, has showed conversion results lower than 1% and, in some cases, with non reproducible results. To the cyclohexene oxidation reactions, besides some changes in the reactions conditions, it has been used as a catalyser, activated carbon impregnated with Pd. Those reactions showed better conversions, between 5% and 90%. The mineral carbons, previously treated with chloride acid, lead to better results in the catalytic oxidation of the cyclohexene, although an inverse behavior has been observed to the vegetal carbons. The Pd impregnation has helped the biphenyl production, reaching 100% selectivity to this product when using a carbon containing 5% of Pd. / Mestrado / Quimica Organica / Mestre em Química

Orientador: Antonio Jose Gomez Cobo / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Quimica / Made available in DSpace on 2018-08-15T16:04:26Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Suppino_RaphaelSoeiro_M.pdf: 3682407 bytes, checksum: 9e1b8ac86459e6d0a450f3e0aaea6013 (MD5) Previous issue date: 2010 / Resumo: A reação de hidrogenação parcial do benzeno em fase líquida tem sido estudada com vistas à obtenção do cicloexeno. Este produto de alto valor agregado pode ser utilizado para a obtenção de poliamidas, como o nylon, através de uma rota industrialmente simples e ecologicamente correta. Esta reação possui ainda uma importante aplicação na proteção ambiental, face às severas restrições à presença de compostos aromáticos nos combustíveis. O presente trabalho tem por objetivo estudar o desempenho de catalisadores de Ru/Al2O3 e Ru/CeO2 preparados através dos métodos de impregnação incipiente e impregnação úmida. Objetiva-se ainda estudar os efeitos da adição de solventes orgânicos ao meio reacional, e a utilização dos solventes na separação dos produtos da reação. Os catalisadores estudados foram preparados a partir de soluções aquosas de RuCl3.xH2O. No caso da impregnação incipiente, os sólidos foram secos a 358 K por 24 h e reduzidos sob fluxo de H2 a 573 K por 3 h. No caso da impregnação úmida, os catalisadores foram reduzidos com formaldeído a 353 K, durante a impregnação. Os suportes Al2O3 e CeO2 foram caracterizados através de titulação potenciométrica e a adsorção de N2 (método de B.E.T.) foi empregada para determinar a área específica dos sólidos. As técnicas de MEV+EDX e XPS permitiram avaliar a composição dos sólidos, enquanto que a formação da fase ativa dos catalisadores foi estudada através de TPR. O desempenho dos catalisadores foi avaliado na reação de hidrogenação parcial do benzeno em fase líquida, conduzida à pressão constante de 5 MPa de H2 e a 373 K num reator Parr do tipo slurry. A destilação extrativa dos produtos de reação foi estudada com o software Aspen Plus®. Os resultados obtidos indicam que os catalisadores de Ru/Al2O3, preparados por impregnação úmida, apresentam os melhores desempenhos catalíticos nesta reação. O rendimento de cicloexeno aumenta com a adição de solvente ao meio reacional, segundo a ordem: monoetanolamina > monoetilenoglicol > n-metil-2-pirrolidona > acetato de etila. Nas condições deste estudo o monoetilenoglicol foi o único solvente capaz de separar todos os produtos de reação com eficiência suficiente para um processo industrial / Abstract: The reaction of partial hydrogenation of benzene in liquid phase has been studied with the purpose of obtaining cyclohexene. This product of high aggregated value can be used to obtain polyamides such as nylon, through a route industrially simple and environmentally friendly. This reaction also has an important application in environmental protection, given the severe restrictions on the presence of aromatics in fuels. In this context, this work aims to study the performance of Ru/Al2O3 and Ru/CeO2 catalysts prepared by the methods of incipient impregnation and wet impregnation. Another object of the present work is to study the effects of adding organic solvents to the reaction medium, and the use of these solvents for the separation of reaction products. The catalysts were prepared from aqueous solutions of RuCl3. xH2O. In the case of incipient impregnation, the solids were dried at 358 K for 24 h and reduced under H2 flow at 573 K for 3 h. In the case of wet impregnation, the catalysts were reduced with formaldehyde at 353 K during the impregnation step. The supports Al2O3 and CeO2 were characterized by potentiometric titration and N2 adsorption (B.E.T. method) was used to determine the specific area of the solids. The techniques of SEM + EDX and XPS allowed the evaluation of the composition of solids, whereas the formation of the active phase of catalysts was studied by TPR. The performance of the catalysts was evaluated in the liquidphase partial hydrogenation of benzene carried out at H2 constant pressure of 5 MPa and 373 K in a slurry Parr reactor. The extractive distillation of the reaction products was studied with the software Aspen Plus ®. The results indicate that the catalysts Ru/Al2O3, prepared by wet impregnation, led to the best performances observed for this reaction. The yield of cyclohexene increases with the addition of solvent to the reaction medium, following the order: monoethanolamine > monoethylene glycol > n-methyl-2-pyrrolidone > ethyl acetate. In this study, monoethylene glycol was the only solvent able to efficiently separate all reaction products to obtain cyclohexene in an industrial process / Mestrado / Sistemas de Processos Quimicos e Informatica / Mestre em Engenharia Química

Este trabalho compreende a síntese e caracterização de um novo catalisador magneticamente recuperável de CoO para oxidação alílica de alcenos. O catalisador foi preparado através da deposição de nanopartículas (de tamanho entre 2-3 nm) do metal cataliticamente ativo em nanopartículas de magnetita revestidas por sílica. A natureza magnética do suporte permitiu a fácil separação do catalisador do meio reacional após o termino das reações pela simples aproximação de um ímã na parede do reator. O catalisador pôde ser completamente separado da fase líquida, fazendo com que a utilização de outros métodos de separação como filtração e centrifugação, comumente utilizados em sistemas heterogêneos líquidos, fossem completamente dispensados. O catalisador foi inicialmente testado em reações de oxidação do substrato modelo cicloexeno e mostrou seletividade para a produção do produto alílico, cicloex-2-en-1-ona, que é reagente de partida de grande interesse para a síntese de diversos materiais na indústria química. As reações de oxidação foram realizadas utilizando-se apenas O2 como oxidante primário, dispensando o uso de oxidantes tóxicos como cromatos ou permanganatos, que não são recomendados do ponto de vista ambiental. O catalisador sintetizado mostrou ser reutilizável em sucessivos ciclos de oxidação, destacando-se o aumento da seletividade para a formação da cetona alílica conforme o catalisador perde atividade. A lixiviação da espécie ativa para o meio reacional, problema comum na catálise heterogênea, não foi observada. Um estudo cinético mostrou que mesmo no inicio da reação o catalisador tem seletividade para a ocorrência de oxidação alílica em detrimento da reação de oxidação direta que dá origem ao produto epóxido. Em todos os tempos estudados o produto principal da reação foi sempre a cicloexenona. Os estudos também revelaram que CoO é a espécie mais ativa quando comparado com Co2+, Co3O4 e Fe3O4 nas mesmas condições reacionais. O catalisador de CoO foi empregado na oxidação de monoterpenos mostrando alta seletividade para a formação dos produtos alílicos, resultando em derivados oxigenados altamente valiosos para a indústria de fragrâncias. / This master thesis describes the synthesis and characterization of a magnetically recoverable CoO catalyst for allylic oxidation of alkenes. The catalyst was prepared through the deposition of the catalytic active metal nanoparticles of 2-3 nm on silica-coated magnetite nanoparticles. The magnetic nature of the support allowed the easy separation of catalyst from the reaction medium after the completion of the reaction by simply placing a magnet on the reactor wall.The magnetic separation technique used was able to completely isolate the solid from the liquid phase, making the use of other separation methods such as filtration and centrifugation, commonly used in liquid heterogeneous systems, unnecessary.The catalyst was initially tested in the oxidation of cyclohexene, as a model substrate, and showed high selectivity to the formation of the allylic product, cyclohex-2-en-1-one, an interesting starting reactant for many reactions in the chemical industry. The oxidation reactions were performed using O2 as primary oxidant, eliminating the use of toxic oxidants such as chromate or permanganate, which are not environmentally friendly. The synthesized catalyst was found to be reusable in successive runs, with the increasing selectivity to the allylic ketone as the catalyst lost its activity. The leaching of active species to the reaction medium, a common problem in heterogeneous catalysis, was not observed. A kinetic study showed that even at initial times the catalyst is selective for the allylic oxidation despite the direct oxidation, which leads to the formation of the epoxy product. For all reactions studied in different times, the product was always cyclohexenone. The studies also revealed that CoO is the most active species when compared to Co2+, Co3O4 and Fe3O4 in the catalytic conditions studied. The CoO catalyst was used in the oxidation of monoterpenes and showed high selectivity for the allylic products, giving oxygenate derivatives of highly value for flagrance industry.

Este trabalho compreende a síntese e caracterização de um novo catalisador magneticamente recuperável de CoO para oxidação alílica de alcenos. O catalisador foi preparado através da deposição de nanopartículas (de tamanho entre 2-3 nm) do metal cataliticamente ativo em nanopartículas de magnetita revestidas por sílica. A natureza magnética do suporte permitiu a fácil separação do catalisador do meio reacional após o termino das reações pela simples aproximação de um ímã na parede do reator. O catalisador pôde ser completamente separado da fase líquida, fazendo com que a utilização de outros métodos de separação como filtração e centrifugação, comumente utilizados em sistemas heterogêneos líquidos, fossem completamente dispensados. O catalisador foi inicialmente testado em reações de oxidação do substrato modelo cicloexeno e mostrou seletividade para a produção do produto alílico, cicloex-2-en-1-ona, que é reagente de partida de grande interesse para a síntese de diversos materiais na indústria química. As reações de oxidação foram realizadas utilizando-se apenas O2 como oxidante primário, dispensando o uso de oxidantes tóxicos como cromatos ou permanganatos, que não são recomendados do ponto de vista ambiental. O catalisador sintetizado mostrou ser reutilizável em sucessivos ciclos de oxidação, destacando-se o aumento da seletividade para a formação da cetona alílica conforme o catalisador perde atividade. A lixiviação da espécie ativa para o meio reacional, problema comum na catálise heterogênea, não foi observada. Um estudo cinético mostrou que mesmo no inicio da reação o catalisador tem seletividade para a ocorrência de oxidação alílica em detrimento da reação de oxidação direta que dá origem ao produto epóxido. Em todos os tempos estudados o produto principal da reação foi sempre a cicloexenona. Os estudos também revelaram que CoO é a espécie mais ativa quando comparado com Co2+, Co3O4 e Fe3O4 nas mesmas condições reacionais. O catalisador de CoO foi empregado na oxidação de monoterpenos mostrando alta seletividade para a formação dos produtos alílicos, resultando em derivados oxigenados altamente valiosos para a indústria de fragrâncias. / This master thesis describes the synthesis and characterization of a magnetically recoverable CoO catalyst for allylic oxidation of alkenes. The catalyst was prepared through the deposition of the catalytic active metal nanoparticles of 2-3 nm on silica-coated magnetite nanoparticles. The magnetic nature of the support allowed the easy separation of catalyst from the reaction medium after the completion of the reaction by simply placing a magnet on the reactor wall.The magnetic separation technique used was able to completely isolate the solid from the liquid phase, making the use of other separation methods such as filtration and centrifugation, commonly used in liquid heterogeneous systems, unnecessary.The catalyst was initially tested in the oxidation of cyclohexene, as a model substrate, and showed high selectivity to the formation of the allylic product, cyclohex-2-en-1-one, an interesting starting reactant for many reactions in the chemical industry. The oxidation reactions were performed using O2 as primary oxidant, eliminating the use of toxic oxidants such as chromate or permanganate, which are not environmentally friendly. The synthesized catalyst was found to be reusable in successive runs, with the increasing selectivity to the allylic ketone as the catalyst lost its activity. The leaching of active species to the reaction medium, a common problem in heterogeneous catalysis, was not observed. A kinetic study showed that even at initial times the catalyst is selective for the allylic oxidation despite the direct oxidation, which leads to the formation of the epoxy product. For all reactions studied in different times, the product was always cyclohexenone. The studies also revealed that CoO is the most active species when compared to Co2+, Co3O4 and Fe3O4 in the catalytic conditions studied. The CoO catalyst was used in the oxidation of monoterpenes and showed high selectivity for the allylic products, giving oxygenate derivatives of highly value for flagrance industry.

Orientador: Antonio Jose Gomez Cobo, Adler Gomes Moura / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Quimica / Made available in DSpace on 2018-08-09T09:24:50Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Silva_GiselliLuziaFerreirada_M.pdf: 3889907 bytes, checksum: 3303dab5e7186f9976c1867fad4c6591 (MD5) Previous issue date: 2007 / Resumo: A hidrogenação parcial do benzeno é uma reação química de grande interesse científico e industrial, uma vez que o cicloexeno formado pode ser empregado na obtenção de diversos produtos, em razão da sua dupla ligação altamente reativa. O presente trabalho tem como objetivo principal estudar os efeitos do cloro em catalisadores de Ru/CeO2, destinados à hidrogenação parcial do benzeno. Com o intuito de verificar a influência da natureza do suporte, catalisadores de Ru/Al2O3 também foram estudados, como referência, uma vez que a alumina é um suporte não redutível. Para tal, catalisadores com uma fração mássica de metal de cerca de 5 % foram preparados através do método de impregnação a seco. Após a adição do precursor clorado RuCl3xH2O ao suporte, os catalisadores foram submetidos a tratamentos térmicos consecutivos de redução direta a 573K. Os sólidos obtidos foram caracterizados através das técnicas de adsorção de N2 (método B.E.T.), microscopia eletrônica de varredura com microssonda para análise espectrométrica de raios X (MEV + EDX), espectrometria de fotoelétrons excitados por raios X (XPS) e redução à temperatura programada (TPR). O desempenho dos catalisadores foi avaliado nas reações de hidrogenação do benzeno e de hidrogenação do cicloexeno, empregando-se um reator Parr do tipo "slurry". A reação foi conduzida à pressão de hidrogênio constante de 5 Mpa e à temperatura de 373 K, em meio reacional trifásico contendo água. Em alguns testes catalíticos realizados, soluções aquosas de TiCl3, NaCl, ZnCl2 ou HCl foram adicionadas ao meio reacional. Os resultados da caracterização revelam que o cloro, oriundo do precursor clorado, praticamente não é eliminado do catalisador Ru/CeO2, mesmo após os sucessivos tratamentos de redução. Na reação de hidrogenação do benzeno, o catalisador Ru/CeO2, reduzido duas vezes consecutivas, apresenta os maiores rendimentos de cicloexeno, tanto na ausência, quanto na presença de TiCl3 no meio reacional. Dentre os aditivos empregados no meio reacional, o TiCl3 conduz aos maiores rendimentos de cicloexeno / Abstract: The partial hydrogenation of the benzene is a chemical reaction of great scientific and industrial interest, since the produzed cyclohexeno can be used in the attainment of diverse products, in reason of its highly reactive double bond. The present work has as main objective to study the effect of chlorine in Ru/CeO2 catalysts, destined to the partial hydrogenation of the benzene. With intention to verify the influence of the nature of the support, Ru/Al2O3 catalysts have been also studied, as reference, since that alumina is a not reducible support. For such, catalysts with a mass metal fraction of about 5 % were prepared by the wet impregnation technique. After the addition of the chloride precursor RuCl3xH2O to the support, the catalysts were submitted to consecutive thermal treatments of direct reduction at 573K. The gotten solids have been characterized by N2 adsorption (method B.E.T.), electronic scanning microscopy with energy dispersive X-ray spectroscopy analysis (MEV+EDX), X-ray photolectron spectroscopy (XPS) and temperature-programmed reduction (TPR) techniques. The performance of the catalysts have been evaluated in the reactions of benzene hydrogenation and cyclohexeno hydrogenation, using a Parr reactor of the type "slurry". The reaction has been carried out at 5 Mpa constant hydrogen pressure and 373K temperature, in a three-phase reacional system with water. In some catalysts tests, aqueous solutions of TiCl3, NaCl, ZnCl2 or HCl have been added to the reacional system. The results of the characterization show that the chlorine, from the chloride precursor, is practically not eliminated of the Ru/CeO2 catalyst, after the successive treatments of reduction. In the benzene hydrogenation reaction, the Ru/CeO2 catalyst, reduced two consecutive times, presents the biggest yields of cyclohexeno, as in the absence, as in the presence of TiCl3 in the reacional system. Among additives used in the reacional system, the TiCl3 leads to the biggest yields of cicloexeno / Mestrado / Sistemas de Processos Quimicos e Informatica / Mestre em Engenharia Química