CORREIA, L. M. Fe2O3 ou Co3O4 suportados em sílicas mesoporosas modificadas com NH4F e Ti para adsorção de benzotiofeno e reação de oxidação catalítica seletiva parcial de H2S a S. 2017. 233 f. Tese (Doutorado em Engenharia Química)-Centro de Tecnologia, Universidade Federal do Ceará, Fortaleza, 2017. / Submitted by Hohana Sanders (hohanasanders@hotmail.com) on 2017-10-03T18:25:12Z
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Previous issue date: 2017-07-31 / The presence of sulfur (S) in automotive fuels must be retrain, once it generates air pollution and promotes damage to the motor (corrosion), affecting the health of living beings. The conventional process of hydrodesulfurization (HDS) for sulfuric compounds removal, used by petrochemical industries, generates large amount of H2S, which can be used in selective partial oxidation reaction of H2S to S. The HDS treatment process is not effective to remove refractory compounds at low concentrations of S, making polish techniques, such as adsorption, necessary due to environmental constraints increase. This situation has led to a need of deeper research in the area of sulfur compounds removal in fossil fuels (gas and diesel). Thus, the development of methodologies to prepare and characterize new adsorbents with high sulfur removal are necessary. The adsorption of BT (standard organic molecule contained in gas and diesel) was investigated using a regular mesoporous silica SBA-15 type and modified with NH4F, and impregnated with Fe and Co respectively. The experiments were done in batch, with different initial BT concentrations (3-15 mmol.L-1) at different temperatures (30 °C, 40 °C and 50 °C). In the second part of the research, the H2S was partially oxidized to S and SO2 using a tubular fixed bed catalytic reactor, containing mesoporous silica HMS, SBA-15, and MCM-41 modified with NH4F and Ti, and respectively Fe2O3 and Co3O4. The catalytic tests were conducted at 180 °C and 170 oC. Reactional conditions were a catalyst mass of 100 mg (40-60 mesh), operating with a 125 mL.min-1 total flow, with molar ratio H2S/Air/He (1/5/94). The brackets, adsorbents and active phases of mesoporous catalysts were characterized by X-ray diffraction (XRD), transmission electron microscopy (TEM), adsorption and desorption isotherms at -196°C, x-ray photoeletronic spectroscopy (XPS), Fourier transform infrared (FTIR), Elemental analysis (CHNS) and spectroscopy of UV-visible region. The results show that mycotoxin adsorbents are promising for the hydrodesulfurization process for BT removal, especially, the sample (15Co/SBA-15/NH4F). All the prepared catalysts are active and promising for the elementary S production. The most stable catalyst was 15Fe/MCM-41, obtaining conversion values of H2S (89.72%), selectivity of S (96.19%), and selectivity of SO2 (3.81%) at 180 °C and 360 min of reaction time in the H2S to S selective oxidation partial reaction in gas phase / A presença de enxofre (S) nos combustíveis automotivos deve ser combatida, uma vez que gera a poluição atmosférica e traz prejuízos ao motor (corrosão), afetando também à saúde dos seres vivos. O processo convencional de hidrodessulfurização (HDS) para remoção dos compostos de S, utilizado pelas indústrias petroquímicas, gera elevada quantidade de H2S, o qual pode ser utilizado na reação de oxidação seletiva parcial de H2S a S. O processo de tratamento por HDS não é eficaz para remoção de compostos refratários em baixas concentrações de S, o que torna necessário a técnicas de acabamento como a adsorção, devido a um aumento nas restrições ambientais. Essa situação tem levado a uma necessidade de maiores pesquisas na área de remoção de sulfurados nos combustíveis (gasolina e diesel). Assim, busca-se desenvolver metodologias para preparar e caracterizar novos adsorventes com elevada capacidade de remoção de enxofre. A adsorção de BT (molécula orgânica modelo contida na gasolina e diesel) foi investigada utilizando-se sílicas mesoporosas do tipo SBA-15 e modificadas com NH4F, e impregnadas respectivamente com Fe e Co. Os experimentos foram feitos em batelada, com diferentes concentrações iniciais de BT (3-15 mmol/L) e temperaturas distintas (30 oC, 40 oC e 50 oC). Na segunda parte da pesquisa o H2S foi parcialmente oxidado a S e SO2 utilizando um reator catalítico de leito fixo do tipo tubular, contendo sílica mesoporosa do tipo HMS, SBA-15, e MCM-41 modificadas com NH4F e Ti, e respectivamente Fe2O3 e Co3O4. Os testes catalíticos foram conduzidos a uma temperatura de reação de 180 ºC e 170 oC. As condições reacionais foram massa do catalisador de 100 mg (40-60 mesh), operando com uma vazão total de 125 mL min-1, com razão molar H2S/Ar/He (1/5/94). Os suportes, adsorventes e as fases ativas dos catalisadores mesoporosos foram caracterizados por difração de raios-X (DRX), microscopia eletrônica de transmissão (MET), isotermas de adsorção e dessorção a -196 oC, espetroscopia fotoeletrônica de raios-X (XPS), infravermelho com transformada de Fourier (FTIR), análise elementar (CHNS) e espectroscopia da região do UV-visível. Os resultados demonstram que os adsorventes são promissores para o processo de hidrodessulfurização para a remoção da molécula de BT, especialmente, a amostra (15Co/SBA-15/NH4F). Todos os catalisadores preparados são ativos e promissores para produção de S elementar. O catalisador mais estável foi 15Fe/MCM-41, obtendo-se valores de conversão de H2S (89,72%), seletividade a S (96,19%), e seletividade a SO2 (3,81%) na temperatura de 180 oC e tempo reacional de 360 min na reação parcial de oxidação seletiva de H2S a S em fase gás
| Identifer | oai:union.ndltd.org:IBICT/oai:www.repositorio.ufc.br:riufc/27280 |
| Date | 31 July 2017 |
| Creators | Correia, Leandro Marques |
| Contributors | Rodríguez-Castellón, Enrique, Vieira, Rodrigo Silveira |
| Source Sets | IBICT Brazilian ETDs |
| Language | Portuguese |
| Detected Language | Portuguese |
| Type | info:eu-repo/semantics/publishedVersion, info:eu-repo/semantics/doctoralThesis |
| Source | reponame:Repositório Institucional da UFC, instname:Universidade Federal do Ceará, instacron:UFC |
| Rights | info:eu-repo/semantics/openAccess |
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