Thesis (Ph.D.)--Mississippi State University. Dave C. Swalm School of Chemical Engineering. / Title from title screen. Includes bibliographical references.

Οι ζεόλιθοι είναι κρυσταλλικά αργιλοπυριτικά υλικά με πόρους μοριακών διαστάσεων και για το λόγο αυτό συχνά καλούνται και ως μοριακά κόσκινα. Χαρακτηρίζονται από την ικανότητα ρόφησης αερίων και ατμών, ανταλλαγής των κατιόντων της δομής τους, καθώς και κατάλυσης σημαντικού αριθμού χημικών αντιδράσεων. Λόγω των ιδιαίτερων φυσικοχημικών ιδιοτήτων τους, οι ζεόλιθοι αποτελούν ιδανικά υλικά για το διαχωρισμό μορίων με διαφορετικό σχήμα, μέγεθος ή πολικότητα γι’αυτό την τελευταία δεκαετία μέρος του ερευνητικού ενδιαφέροντος έχει επικεντρωθεί στην ανάπτυξη πολυκρυσταλλικών μεμβρανών από ζεόλιθους με σκοπό το διαχωρισμό αερίων και υγρών μιγμάτων. Στην παρούσα Διατριβή μελετήθηκε η κρυστάλλωση μεμβρανών φωγιασίτη πάνω σε πορώδη υποστρώματα από α-Al2O3 με επίπεδη και κυλινδρική γεωμετρία συναρτήσει διαφόρων παραμέτρων σύνθεσης όπως ήταν η σύσταση, η θερμοκρασία, ο χρόνος και η γήρανση των αιωρημάτων σύνθεσης των μεμβρανών Συνολικά εξετάστηκαν πέντε διαφορετικές συστάσεις. Η σύσταση 4.17Na2O : 1.0Al2O3 : 10TEA (τριαιθανολαμίνη) : 1.87SiO2 : 460H2O οδήγησε στην ανάπτυξη μεμβρανών φωγιασίτη με λιγότερες ατέλειες και για αυτό μελετήθηκε περισσότερο. Η ικανότητα των μεμβρανών να διαχωρίζουν μίγματα CO2 / H2, CO2 / N2, CO2 / CH4, CO2 / H2 / N2 / CH4, C3H6 / C3H8, C3H6 / N2, C3H8 / N2 και C3H6 / C3H8 / N2 εξετάστηκε συναρτήσει της θερμοκρασίας, της σύστασης και της πίεσης της τροφοδοσίας καθώς και της παρουσίας ή μη υγρασίας στο ρεύμα της τροφοδοσίας. Τα πειράματα διαπερατότητας απέδειξαν, ότι ευνοείται η εκλεκτική μεταφορά κυρίως του CO2 και του C3H6 μέσα από τις μεμβράνες. Η εκλεκτικότητα μπορεί να αποδοθεί στην ισχυρή αλληλεπίδραση των μορίων αυτών με τα κατιόντα Na+ που περιέχονται στη δομή του φωγιασίτη. Τέλος, μελετήθηκαν οι μηχανισμοί μεταφοράς μάζας των μιγμάτων CO2 / H2 και CO2 / H2 / N2 / CH4 με τη χρήση της θεωρίας Stefan-Maxwell. Επιπρόσθετα εξετάστηκαν διάφορες περιπτώσεις αργού σταδίου (διάχυση και εκρόφηση) καθώς και συνδυασμοί διαφορετικών μηχανισμών διάχυσης (επιφανειακή διάχυση και ενεργοποιημένη διάχυση αερίων). Οι συντελεστές διάχυσης υπολογίστηκαν από το συνδυασμό των πειραματικών δεδομένων ρόφησης και διαπερατότητας των καθαρών συστατικών. Η ανάλυση που πραγματοποιήθηκε οδήγησε στο συμπέρασμα ότι η μεταφορά των μιγμάτων μέσα από τις μεμβράνες μπορεί να προβλεφθεί κυρίως από το μηχανισμό της επιφανειακής διάχυσης. / Zeolites are crystalline aluminosilicate materials. They are frequently called molecular sieves because they have pores of molecular dimensions. They are able to adsorb gases or vapors, to exchange framework cations and to catalyze a large number of chemical reactions. Due to their physicochemical properties they are ideal materials for the discrimination of molecules based on their shape, size or polarity. The last decade part of the research attention has been focused on the synthesis of polycrystalline zeolite membranes for the separation of gas and vapor mixtures. In the present thesis the crystallization of faujasite membranes on porous flat or tubular α-Al2O3 substrates was studied as a function of several synthesis parameters such as composition, temperature, time and aging of sol mixtures. Five different compositions were examined. Membranes synthesized using sols with composition 4.17Na2O : 1.0Al2O3 : 10TEA (triethanolamine) : 1.87SiO2 : 460H2O, had the best separation performance. The ability of the membranes to separate CO2 / H2, CO2 / N2, CO2 / CH4, CO2 / H2 / N2 / CH4, C3H6 / C3H8, C3H6 / N2, C3H8 / N2 and C3H6 / C3H8 / N2 mixtures was examined as a function of temperature, feed mixture composition, total feed pressure and the presence or not of humidity in the feed side. In all cases the membranes were either CO2 or C3H6 selective. The separation ability can be attributed to the strong interaction between those molecules with the Na+ cations of the faujasite framework. The transport of CO2, H2, N2 and CH4 through the membranes was modeled using the Maxwell-Stefan theory. Two different cases of rate limiting step (diffusion and desorption) as well as several combinations of different diffusion mechanisms (surface diffusion and activated gaseous diffusion) were considered. The diffusion coefficients were calculated using the single-component permeation and adsorption data. It has been possible to predict the multicomponent permeation fluxes when surface diffusion was assumed the transport mechanism of all species.

Το αντικείμενο της έρευνας της παρούσας εργασίας είναι η ατομιστική προσομοίωση της ρόφησης αερίων μέσα σε ζεολιθους, καθώς και η επίδραση της θερμοκρασίας στην δομή του και την ροφητική του ικανότητα. Από τους σχεδόν 200 συνθετικούς και φυσικούς ζεολίθους, επιλέχθηκε ο φωγιασίτης, ο οποίος αποτελεί ένα πολλά υποσχόμενο υλικό με πλήθος εφαρμογών, όπως η ρόφηση, η αποθήκευση και ο διαχωρισμός αερίων, αλλά και σε τομείς όπως η κατάλυση και η δημιουργία συσκευών ανίχνευσης αερίων. Στα πλαίσια της παρούσας εργασίας εξετάστηκε η αλληλεπίδραση των κατιόντων της δομής με μόρια διαφόρων αερίων, τα οποία ροφούνται στον φωγιασίτη, καθώς και ο βαθμός στον οποίο αυτή η αλληλεπίδραση επηρεάζει την ποσότητα του αερίου που μπορεί να ροφηθεί. Πιο συγκεκριμένα, αρχικά ανακατασκευάστηκε στον υπολογιστή η δομή της μοναδιαίας κυψελίδας του φωγιασίτη και έγινε μοντελοποίηση της ρόφησης μορίων CO2 και Η2 μέσα στην ανακατασκευασμένη κυψελίδα ως συνάρτηση της θερμοκρασίας, του λόγου Si/Al στον κρύσταλλο, και της σύστασής του σε μη πλεγματικά κατιόντα. Στο τμήμα αυτό έγινε η θεώρηση ότι η δομή μένει αμετάβλητη με την είσοδο των μορίων του αερίου. Στην συνέχεια μελετήθηκε η επίδραση της θερμοκρασίας στην θέση των ιόντων, των ατόμων του πλέγματος και στο μέγεθος της μοναδιαίας κυψελίδας, καθώς και η περαιτέρω επίδραση που φέρουν αυτές οι αλλαγές στη ρόφηση. Τα αποτελέσματα της ρόφησης συγκρίθηκαν με πειραματικά δεδομένα. Τέλος, μοντελοποιήθηκε η διάχυση του CO2 μέσα στον φωγιασίτη και υπολογίστηκε ο συντελεστής διαχύσεως σε διάφορες θερμοκρασίες. Τα αποτελέσματα της μοντελοποίησης συγκρίθηκαν με αντίστοιχα αποτελέσματα από πειραματική μέτρηση του συντελεστή διαχύσεως του αερίου στον φωγιασίτη. Η αναπαράσταση του υλικού και των φαινομένων της ρόφησης έγινε σε ατομιστικό επίπεδο, με την χρήση μεθόδων Monte Carlo, ενώ η μοντελοποίηση της συμπεριφοράς του φωγιασίτη με τις μεταβολές της θερμοκρασίας πραγματοποιήθηκε χρησιμοποιώντας τη μέθοδο της προσομοιωμένης ανόπτησης. Η διάχυση μοντελοποιήθηκε με την μέθοδο της μοριακής δυναμικής. / -

Recent developments in converting biomass to bio-chemicals and liquid fuels provide a promising sight to an emerging biofuels industry. Biomass can be converted to energy via thermochemical and biochemical pathways. Thermal degradation processes include liquefaction, gasification, and pyrolysis. Among these biomass technologies, pyrolysis (i.e. a thermochemical conversion process of any organic material in the absence of oxygen) has gained more attention because of its simplicity in design, construction and operation. This research study focuses on comparative assessment of two types of pyrolysis processes and catalytic upgrading of bio-oil for production of transportation fuel intermediates. Slow and fast pyrolysis processes were compared for their respective product yields and properties. Slow pyrolysis bio-oil displayed fossil fuel-like properties, although low yields limit the process making it uneconomically feasible. Fast pyrolysis, on the other hand, show high yields but produces relatively less quality bio-oil. Catalytic transformation of the high-boiling fraction (HBF) of the crude bio-oil from fast pyrolysis was therefore evaluated by performing liquid-phase reactions at moderate temperatures using Pt/HZSM-5 catalyst. High yields of upgraded bio-oils along with improved heating values and reduced oxygen contents were obtained at a reaction temperature of 200°C and ethanol/HBF ratio of 3:1. Better quality, however, was observed at 240 °C even though reaction temperature has no significant effect on coke deposition. The addition of ethanol in the feed has greatly attenuated coke deposition in the catalyst. Major reactions observed are esterification, catalytic cracking, and reforming. Overall mass and energy balances in the conversion of energy sorghum biomass to produce a liquid fuel intermediate obtained sixteen percent (16 wt.%) of the biomass ending up as liquid fuel intermediate, while containing 26% of its initial energy.

This thesis has addressed several of the fundamental challenges in correlating the structure thermal transport properties of complex nanoporous polycrystalline zeolite materials. Two types of zeolite materials, MFI and LTA, were employed in order to investigate the effects of temperature and both the framework and non-framework cations on the thermal conductivity of zeolite. The thermal conductivity values of both materials were measured using a well intergrown zeolite film 3-omega method. The thermal transport mechanisms in these materials were investigated by separately analyzing the contributions of different phonon scattering processes. This thesis represents our progress towards a robust framework for understanding and predicting thermal transport properties of zeolite materials and complex crystals in general. Furthermore, the important roles of boundary and defect scattering, as illustrated in this thesis, also imply that the thermal conductivity of zeolite materials can be tuned by exploiting not only the composition but also the pore structure. In addition, a non-equilibrium molecular dynamics simulation with external force was developed and employed to predict the thermal conductivity of materials. It has shown that this method can accurately predict the thermal conductivity of simple materials, such as argon and quartz; however, it failed to predict the thermal conductivity of complex materials, such as zeolite. This thesis presents possible factors that can explain the phenomena and future recommendations to elucidate this issue.

Τα ιοντικά υγρά (ΙΥ) έχουν κερδίσει το ενδιαφέρον των ερευνητών, λόγω των εξαιρετικών ιδιοτήτων τους σε εφαρμογές κατάλυσης, ηλεκτροχημείας, σύνθεσης και αναλυτικής χημείας καθώς και σε μεθόδους διαχωρισμού. Πρόκειται για ιοντικές ενώσεις που αποτελούνται από οργανικά κατιόντα και οργανικά/ανόργανα ανιόντα, τα οποία εμφανίζουν χαμηλό σημείο τήξης Τm<100oC. Η δομή και οι αλληλεπιδράσεις μεταξύ των ιοντικών υγρών καθορίζουν τις φυσικοχημικές τους ιδιότητες όπως είναι το χαμηλό σημείο τήξης, το χαμηλό ιξώδες, η χαμηλή τάση ατμών, η υψηλή αγωγιμότητα, η μη αναφλεξιμότητα αλλά και η δυνατότητα ανακύκλωσης. Η κατανόηση των διαμοριακών αλληλεπιδράσεων που λαμβάνουν χώρα σε αυτές τις δομές είναι απαραίτητη για την πρόβλεψη αλλά και τη σχεδίαση των ιδιοτήτων τους. Για να κατανοηθεί η δομή και οι αλληλεπιδράσεις στην υγρή φάση, στην παρούσα εργασία, μελετήθηκαν πρωτονιωμένα ιοντικά υγρά (ΠΙΥ) HCnImNTf2 (n=0-12) καθώς επίσης και τα τήγματα των αλκαλικών αλάτων ΜNTf2 (Μ:Li-Cs). Επίσης παρουσιάζεται o εγκλωβισμός τους σε μικροπορώδη υλικά για εφαρμογή τους σε κελιά καυσίμου. Κύριο χαρακτηριστικό των πρωτονιωμένων ιοντικών υγρών είναι ότι πέραν των ηλεκτροστατικών δυνάμεων που αναπτύσσονται μεταξύ τους, τα ανιόντα και τα κατιόντα συνδέονται και με ισχυρούς δεσμούς υδρογόνου. Στα συστήματα αυτά μελετήθηκε η επίδραση της θερμοκρασίας στη δομή τους με χρήση δονητικής φασματοσκοπίας FT-IR και FT-Raman καθώς και με διαφορική θερμιδομετρία σάρωσης. Από τη συγκεκριμένη μελέτη προέκυψε ότι στα συγκεκριμένα ιοντικά υγρά εμφανίζονται ηλεκτροστατικές και van der Waals αλληλεπιδράσεις, δεσμοί υδρογόνου καθώς και π-π αλληλεπιδράσεις. Επίσης διαπιστώθηκε ότι η αύξηση της θερμοκρασίας ευνοεί τη cis ισομέρεια του ανιόντος. Αντίθετα, στα τήγματα των αλάτων MNTf2 (Li-Cs) το ανιόν προτιμά την trans διαμόρφωση. Επίσης η μελέτη της επίδρασης του κατιόντος μελετώντας την επίδραση του κατιόντος στη δομή του ανιόντος οδήγησε στο συμπέρασμα ότι το ανιόν μπορεί να χρησιμοποιηθεί ως εσωτερικός δείκτης των αλληλεπιδράσεων που λαμβάνουν χώρα στα ΙΥ. Κατά τη μελέτη των σύνθετων υλικών βρέθηκε ότι κατά την εισαγωγή του ιοντικού υγρού στους ζεόλιθους λαμβάνει χώρα ιονανταλλαγή μεταξύ του κατιόντος του HMIm+του ΠΙΥ και των κατιόντων Na+του ζεόλιθου. Επίσης, παρουσιάστηκε αύξηση της ιοντικής τους αγωγιμότητας σχεδόν τέσσερις φορές, σε σχέση με την αγωγιμότητα της άνυδρης κατάστασης των κρυστάλλων του ζεόλιθου. / Ionic liquids (ILs) have received considerable attention due to their unique properties in applications in catalysis, electrochemistry, synthesis, analytical chemistry, and separations. They consist of organic cations and organic or inorganic anions and have melting points less than 100oC. Their interesting properties such as low melting points, extremely low vapor pressures, low viscosity, high electrochemical window, no flammability and the ability of being recycled depend on the intermolecular and inter-ionic interactions. Understanding how these interactions are affected by the IL cation alkyl substituents is of paramount importance in order to understand how the IL structure influences macroscopically measured properties and eventually design ILs with desired properties by tailoring their structure. The main interactions of between the PIL ions are Coulombic, van der Waals and hydrogen bonding. In order to understand the effect of these forces to their properties, I examined the effect of alkyl length chain and temperature on the structure of Protic Ionic Liquids (PILs) HCnImNTf2 (n=0-12) using vibrational spectroscopy (FT-Raman and FT-IR/ATR) and differential scanning calorimetry (DSC). A similar study was also carried to the alkali molten salts ANTf2 (A:Li-Cs). Finally the encapsulation of HC1ImNTf2 in zeolites was studied. The goal of this study was to increase the crystal conductivity to level that makes them suitable for PEM fuel cell applications. According to these studies, it was found that the ions interactive long range electrostatic interactions, van der Waals interaction, hydrogen bonds and pi-pi stacking interactions. Moreover, it was found that in PILs the cis conformation of the anion is favored with increasing temperatures, whereas, in case of alkaline molten salts MNTf2 (Li-Cs), trans conformation is dominant in the liquid state. Since the population of the two isomers is affected by the local environment of the anion it was concluded that the anion NTf2- can be used as an indirect mean of the interactions that occur in these systems. Finally, from the encapsulation of protic ionic liquid HMImNTf2 into the porosity of zeolite material, it was found that an ion exchange procedure take place between the cation HMIm+ of the ionic liquid and the cation Na+ of the zeolite. The electric conductivity of the zeolite crystals increased by three times under dry conditions

Deux zéolithes nanocristaux de type *BEA et CP814E commerciales avec de différentes propriétés texturales, et une zéolithe microcristaux de type *BEA qui a été synthétisée durant cette thèse, ont été modifiées par une desilication en utilisant de différents traitements alcalins. Toutes les zéolithes parentes et certaines désilicées ont été sélectionnée pour le craquage du n-hexane, où aucune amélioration significative de la conversion n'a été observée après la désilication. Toutes les zéolithes parentes et quelques désilicées sélectionnées ont été transformés en leur forme bifonctionnelle par imprégnation du platine pour d'étudier l'impact de la désilication dans l'hydroisomérization de n-C10. On a constaté que l'amélioration des propriétés texturales par la désilication n'était pas toujours la cause d'une augmentation ou d'une diminution de l'activité et de la sélectivité du catalyseur, mais plutôt de la localisation des particules de Pt et leur distance prédite des sites acides. Cependant, la présence des mésopores inter- et intracristallins, en plus de la distance de Pt-H+, sont des importants caractéristiques qui affectent l'activité et la sélectivité. Nous avons également étudié l'impact de la longueur de chaîne dans l'hydroisomérization de n-C12 et de n-C14. Un phénomène spécial dans le cas de n-C12 est apparu, où le rendement d'isomérisation semblait inférieur à celui obtenu sur n-C10 et n-C14, ce qui suggère que cela résulte de l'effet de confinement. La série microcristaux a montré une amélioration de l'activité dans la transformation n-C14, mais une diminution de la sélectivité des isomères à cause des limites de diffusion potentielles. / Two commercial nanocrystal *BEA zeolites with different textural properties and a microcrystal synthesized *BEA zeolite, were desilicated using different alkaline treatment; classical in presence of Noah alone, or incorporated with a pore directing agent. All parent zeolites and some selected desilicated samples were chosen for catalytic cracking of n-hexane, where no significant improvement of n-hexane conversion was observed after desilication. To investigate the impact of desilication on the hyrdoisomerization of n-C10, all parent and the some selected desilicated zeolites were transformed into their bifunctional form by platinum loading. The improvement of the textural properties by desilication using the different pore directing agents, was not always the cause behind an increase or decrease in the activity and selectivity of the catalyst, but rather was more the location of the Pt particles and their predicted distance from the acidic sites. However, the synergetic effect of both the textural and bifunctional characteristics was positive. Tests on hydroisomerization of n-C12 and n-C14 to investigate the impact of chain length were done. In the nanocrystal series, a special phenomenon on n-C12 appeared where the isomerization yield seemed to be less than that obtained on n-C10 and n-C14, suggesting that this would be due the confinement effect, which was shown to be more effective in case of n-C12. The microcrystal series showed an improvement of the activity over all the catalysts in case of n-C14 transformation, but a decrease in isomers selectivity as observed due to probable diffusional limitations within the channels of these series catalysts.

Milling is a common unit operation in industry for the purpose of intentional size reduction. Considerable amount of energy is consumed during a grinding process and much of the energy is dissipated as heat and sound, which often makes grinding into an energy-intensive and highly inefficient operation. Despite many attempts to interpret particle breakage during a milling process, the grindability of a material in a milling operation remains aloof and the mechanisms of particle breakage are still poorly understood. Hence the optimisation and refinement in the design and operation of milling are in great need of an improved scientific understanding of the complex failure mechanisms. This thesis aims to provide an in-depth understanding of particle breakage associated with stressing events that occur during milling. A hybrid of experimental, theoretical and numerical methods has been adopted to elucidate the particle breakage mechanics. This study covers from single particle damage at micro-scale to bulk comminution during the whole milling process. The mechanical properties of two selected materials, i.e. alumina and zeolite were measured by indentation techniques. The breakage test of zeolite granules subjected to impact loading was carried out and it was found that tangential component velocity plays an increasingly important role in particle breakage with increasing impact velocity. Besides, single particle breakage via in-situ loading was conducted under X-ray microcomputed tomography (μCT) to study the microstructure of selected particles, visualize the progressive failure process and evaluate the progressive failure using the technique of digital image correlation (DIC). A new particle breakage model was proposed deploying a mechanical approach assuming that the subsurface lateral crack accounts for chipping mechanism. Considering the limitation of existing models in predicting breakage under oblique impact and the significance of tangential component velocity identified from experiment, the effect of impact angle is considered in the developed breakage model, which enables the contribution of the normal and tangential velocity component to be rationalized. The assessment of breakage models including chipping and fragmentation under oblique impact suggests that the equivalent normal velocity proposed in the new model is able to give close prediction with experimental results sourced from the public literature. Milling experiments were performed using the UPZ100 impact pin mill (courtesy by Hosokawa Micron Ltd. UK) to measure the comminution characteristics of the test solids. Several parameters were used to evaluate the milling performance including product size distribution, relative size span, grinding energy and size reduction ratio etc. The collective data from impact pin mill provides the basis for the validation of numerical simulation results. The Discrete Element Method (DEM) is first used to model single particle breakage subject to normal impact loading using a bonded contact model. A validation of the bonded contact model was conducted where the disparity with the experimental results is discussed. A parametric study of the most significant parameters e.g. bond Young’s modulus, the mean tensile bond strength, the coefficient of variation of the strength and particle & particle restitution coefficient in the DEM contact model was carried out to gain a further understanding of the effect of input parameters on the single particle breakage behavior. The upscaling from laboratory scale (single particle impact test) to industrial process scale (impact pin mill) is achieved using Population Balance Modelling (PBM). Two important functions in PBM, the selection function and breakage function are discussed based on the single particle impact from both experimental and numerical methods. An example of predicting product size reduction via PBM was given and compared to the milling results from impact pin mill. Finally, the DEM simulation of particle dynamics with emphasis on the impact energy distribution was presented and discussed, which sheds further insights into the coupling of PBM and DEM.

Submitted by Maria Medeiros (maria.dilva1@ufcg.edu.br) on 2018-09-12T14:38:14Z No. of bitstreams: 1 RUCILANA PATRÍCIA BEZERRA CABRAL - TESE (PPGEP) 2008.pdf: 6571244 bytes, checksum: d2b524bd924cc294214a4507138e3b56 (MD5) / Made available in DSpace on 2018-09-12T14:38:14Z (GMT). No. of bitstreams: 1 RUCILANA PATRÍCIA BEZERRA CABRAL - TESE (PPGEP) 2008.pdf: 6571244 bytes, checksum: d2b524bd924cc294214a4507138e3b56 (MD5) Previous issue date: 2008-07-06 / Devido ao aumento na produção de óleo pesado, a indústria do refino voltou-se para os processos de hidrocraqueamento (HCC) que fornecem combustíveis básicos e leves atendendo as exigências da sociedade moderna. O processo HCC é realizado, geralmente, sob temperaturas e pressões elevadas na presença do hidrogênio e de um catalisador de hidrocraqueamento. As cargas de petróleo brasileiras inevitavelmente contêm muitas impurezas, como os compostos orgânicos nitrogenados. Estes compostos de nitrogênio presentes nas cargas de hidrocraqueamento atuam como venenos temporários dos catalisadores, resultando numa diminuição de atividade destes catalisadores. Normalmente, os catalisadores de HCC compreendem de um suporte ácido mais um componente hidrogenante selecionado do Grupo VIB e do grupo VIII da Tabela periódica dos Elementos, na forma de óxido ou sulfeto. Zeólita Beta e SAPO-5 foram propostos para serem usados como suportes ácidos. A respeito do componente hidrogenante, a combinação de metais usados, expressada como óxidos, foi NiO-MoO3. Uma série de catalisadores NiMo suportados em Zeólita Beta e SAPO-5, de diferentes composições, foram preparados por impregnação seqüencial úmida dos materiais utilizando soluções aquosas precursoras de Ni(NO3)2.6H2O e (NH4)6 Mo7O24. 4H2O. Os suportes e catalisadores foram analisados pelas técnicas: Difração de raios-X (DRX), Espectrometria de Emissão Atômica de Plasma Acoplado Induzido (ICPAES), Adsorção Física de N2 pelo método BET, Redução com Temperatura Programada (RTP), Microscopia Eletrônica de Transmissão (MET), Espectroscopia no Infravermelho de piridina adsorvida (IV), Espectroscopia de Refletância Difusa (DRS) e Espectroscopia de Ressonância Magnética Nuclear (RMN). Os catalisadores NiMo sulfetados foram avaliados usando um reator tubular de fluxo contínuo, no hidrocraqueamento do cumeno na presença e ausência de piridina. Foi verificado que os catalisadores suportados em zeólita Beta promoveram maiores conversões que os suportados em SAPO-5, principalmente o que usou zeólita Beta (Si/Al=8,2) com 4%NiO e 15%MoO3. A presença da piridina foi prejudicial à performance de todos os catalisadores, inclusive para os padrões cedidos pelo CENPES. / Due to the increasing of the heavier crude oil feedstocks production, the oil refining industry has turned to hydrocracking (HCK) processes to provide the lighter basic fuels which modern society demands. The HCK process is generally carried out under high temperatures and pressures in the presence of the hydrogen and a HCK catalyst. The feedstocks of the Brazilian crudes inevitably contain many impurities, such as organic nitrogen compounds. These nitrogen compounds present in the feeds of hydrocracking process act as, temporary poisons to the catalysts, thereby decreasing the catalyst activity. Usually, hydrocracking catalysts comprise of an acidic support plus a hydrogenating component selected from the Group VIB metals and Group VIII metals of the Periodic Table of the Elements, in their oxide or sulfide form. Beta zeolite and SAPO-5 are proposed as acidic support materials for hydrocracking. Regarding the hydrogenation component the combination of the metals used in the form of oxides, was NiO-MoO3. A series of NiMo catalysts supported on Beta zeolite and SAPO-5, of different compositions, were prepared by sequential incipient wetness impregnation of the materials with aqueous solutions of Ni(NO3)2 . 6H2O and (NH4)6 Mo7O24.4H2O. The supports and catalysts were analyzed by several techniques such as: X-ray diffraction (XRD), plasma-emission spectrometry (ICP-AES), N2 physical adsorption by BET method, temperature programmed reduction (TPR), transmission electronic microscopy (TEM), infrared spectroscopy of adsorbed pyridine (IR), diffuse reflectance spectroscopy (DRS) and nuclear magnetic resonance (NMR) spectroscopy. The sulfide NiMo catalysts were evaluated using a continuous-flow tubular reactor by the cumene hydrocracking in the presence and absence of pyridine. It was verified that the NiMo catalysts based on Beta zeolite produced the highest cumene conversion than those based on SAPO-5, particularly the one with Beta zeolite (Si/Al=8,2) containing 4%NiO and 15%MoO3. The presence of nitrogen as pyridine was detrimental for the performance of all catalysts, including the standards one, supplied for the CENPES.

L’acylation de Friedel-Crafts est parmi les réactions les plus fondamentales et les plus utiles pour former des cétones aromatiques. Bien que la mise en oeuvre de ces réactions soit habituellement pénalisante en termes de sous produits formés, de rendement atomique et de quantité de catalyseur utilisée, cette voie est encore largement utilisée dans l’industrie de la chimie fine. Ces dernières années, la prise de conscience de l’impact des activités industrielles sur l’environnement a mené les chimistes à travailler sur de nouvelles voies, moins dangereuses et plus respectueuses de l’environnement.Nous avons considéré ici l’acylation d’un dérivé du benzofurane par un chlorure d’acyle, correspondant à une étape intermédiaire pour la fabrication d’un principe actif pharmaceutique. Dans cette étude, la première proposition a consisté à remplacer les catalyseurs classiques (FeCl3 ou AlCl3) par des catalyseurs solides réutilisables. Dans ce travail, plusieurs catalyseurs (zéolites, résines échangeuses d’ions...) ont d’abord été testés dans des conditions « conventionnelles » , c’est-à-dire en utilisant un solvant organique, afin de déterminer le plus performant, en termes de réactivité, de durée de vie et de réutilisabilité. Une zéolite Y s’est avéré la plus adaptée. Cependant, l’utilisation d’un solvant organique (ici le 1,2-dichlorobenzène) reste discutable et l’utilisation du CO2 supercritique comme solvant a donc été envisagée. Pour cela, nous avons imaginé et dimensionné un réacteur tubulaire à lit fixe de catalyseur fonctionnant sous pression et en continu. Les résultats présentés montrent la faisabilité d’un tel procédé et pose les jalons pour arriver à une ou des solutions pour une meilleure mise en oeuvre industrielle des réactions de Friedel-Crafts. / Friedel-Crafts acylation is among the most fundamental and useful reactions to yield aromatic ketones, but it is one of the less acceptable in terms of unwanted polluting by-products or atom economy because of overconsumption of catalyst which is used in stoichiometric quantities in the conventional process. This route is nevertheless still widely used in the fine chemicals industry. In recent years, awareness of the impact of industrial activities on the environment has lead chemists to work on new chemical routes, less dangerous and more environmentally friendly. We considered here the acylation of a benzofurane derivative by an acid chloride, as an intermediary step for a pharmaceutical product. In this study, one of the first alternative was to replace conventional catalysts (FeCl3 or AlCl3), by reusable solid catalysts. In this work, different catalysts (zeolites, ion-exchange resins...) were first tested in "conventional" conditions, i.e., using an organic solvent (1,2-dichlorobenzene in our case), to determine the best one, in terms of reactivity, lifetime and reusability. The zeolite Y was found the most appropriate. However, the use of an organic solvent still remains questionable and the use of supercritical carbon dioxide as the solvent was also considered. Its inherent properties include non-flammability, mild critical conditions, tuneable solubility near to the critical point and very low environmental impact. The reaction was operated using a specifically designed continuous high pressure fixed bed and results concerning yield and selectivity are presented. These results demonstrate the feasibility of such an approach, which would ultimately yield to better industrial operation of Friedel-Crafts reactions.