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Previous issue date: 2015-03-13 / Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq) / Nowadays, the Brazilian petroleum is extracted from very deep fields and possesses a high
naphthenic hydrocarbons composition, which imposes new challenges to refineries and
specially to the catalytic cracking process. In that process, the catalyst must act maximizing
the production of the highly demanded gasoline, diesel and light olefins from heavy fractions.
Taking into consideration the above discussed context, this work aimed to evaluate the effect
of basic or acid treatments applied on ZSM-5 zeolites (Si/Al=12 or 23) in the activity to
cyclohexane or methylcyclohexane transformation. XRD and 27Al-NMR showed that the dealuminated zeolites presented an increase in their crystallinity due to the extra-framework
aluminum lixiviation. On the other hand, in the desilicated zeolites occurred a decrease in
their crystallinity as a consequence of the extra-framework aluminum generation. MEV
images do not evidence any morphological change that could have been produced by the acid or basic treatments, however, the desilicated ZSM-5 zeolites treated under harder conditions
presented significant textural modifications. As expected, the chemical ICP analyses showed a
decrease in the Si/Al ratio in the desilicated zeolites and an increase of that ratio for those
dealuminated ones, being the last variation more significative in the external surface of the
zeolite crystals, as was evidenced by XPS analyses. Data from NH3-TPD showed that the
acid treatment resulted in a higher ratio of strong acid sites, which suffered more deactivation
during reaction. N2 fisisorption analyses of the ZSM-5 zeolites, showed that the desilication
done at higher temperature was more efficient to mesopore generation. In the cyclohexane
and methylcyclohexane transformation, the dealuminated zeolites were less active due to their lower aluminum content, nevertheless were more stable and presented a small increase to
light olefins selectivity. The desilicated ZSM-5 zeolites presented higher activity and higher
yield to light olefins that were supported by their lower Si/Al ratio and mainly by the presence
of mesoporosity that enhanced the reagents and products internal diffusivity. / A produção nacional de petróleo, extraído de jazidas cada vez mais profundas, possui um
elevado teor de hidrocarbonetos naftênicos, o que impõe novos desafios às refinarias
brasileiras e, em particular, ao processo de craqueamento catalítico. Nesse processo, o
catalisador deve maximizar a transformação das frações pesadas em produtos de alta demanda
como gasolina, diesel e olefinas leves. Nesse contexto, esta dissertação objetivou avaliar o
efeito de tratamentos de lixiviação ácida ou básica em zeólitas ZSM-5 (Si/Al=12 ou 23), na
atividade para a transformação de cicloexano ou metilcicloexano. Dados de DRX e 27Al-RMN
mostraram que as zeólitas desaluminizadas apresentaram um aumento da sua cristalinidade
devido à remoção de átomos de alumínio extra-rede, por outro lado, nas zeólitas
dessilicalizadas ocorreu uma redução da cristalinidade devido à geração de alumínio extra rede. As micrografias de MEV não evidenciaram modificação morfológica devido aos
tratamentos, entretanto nas amostras dessilicalizadas sob condições mais severas, houve significativa mudança das propriedades texturais. Como esperado, as análises químicas por ICP mostraram uma redução na razão Si/Al para as amostras dessilicalizadas e um aumento
dessa razão para as zeólitas desaluminizadas, sendo essa variação mais significativa na
superfície externa dos cristais, como mostraram resultados de XPS. As análises de DTP-NH3
mostraram que o tratamento ácido resultou numa maior proporção de sítios ácidos fortes, os
quais sofreram maior desativação durante a reação. Dados de fisissorção de N2 das zeólitas
mostraram que a dessilicalização em temperatura mais elevada foi mais eficiente na geração de mesoporos. Na transformação do cicloexano e do metilcicloexano, as zeólitas
desaluminizadas apresentaram menor conversão como resultado da diminuição do teor de
alumínio, entretanto tiveram maior estabilidade e apresentaram um ligeiro aumento na
seletividade a olefinas leves. As amostras dessilicalizadas apresentaram maiores conversões e rendimentos a olefinas leves, que se justificaram em função da diminuição da razão Si/Al, mas principalmente, como resultado da presença de mesoporosidade, que melhorou a difusão interna de reagentes e produtos.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:IBICT/oai:repositorio.ufscar.br:ufscar/8580 |
| Date | 13 March 2015 |
| Creators | Darim, Hélio Rubens Abdo |
| Contributors | Urquieta-González, Ernesto Antonio |
| Publisher | Universidade Federal de São Carlos, Câmpus São Carlos, Programa de Pós-graduação em Engenharia Química, UFSCar |
| Source Sets | IBICT Brazilian ETDs |
| Language | Portuguese |
| Detected Language | Portuguese |
| Type | info:eu-repo/semantics/publishedVersion, info:eu-repo/semantics/masterThesis |
| Source | reponame:Repositório Institucional da UFSCAR, instname:Universidade Federal de São Carlos, instacron:UFSCAR |
| Rights | info:eu-repo/semantics/openAccess |
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