Conversão de metanol em olefinas catalisada por silicoaluminofosfatos do tipo SAPO-34 e SAPO-5 - Alves, Ingryd de Carvalho (2017)
SAPO-34 é um silicoaluminofosfato que apresenta estrutura similar à da zeólita chabazita (CHA). Possui poros com diâmetro de aproximadamente 4 Å, sendo considerado uma peneira molecular microporosa, com moderada acidez. O processo de conversão do metanol em olefinas (MTO) é particularmente interessante utilizando materiais com esses tipos de propriedades. Entretanto, a estrutura porosa do SAPO-34 acarretaa rápida desativação por bloqueio da estrutura porosa pela formação de coque. Devido a essa limitação, vem sendo estudada na literatura a síntese de catalisadores com estrutura hierárquica de poros, que tem como objetivo gerar meso/macroporosidade em catalisadores que possuem problemas difusionais devido a estrutura microporosa. Assim nesse trabalho, foram sintetizados os catalisadores hierárquicos empregando como moldemesoporoso o brometo de cetil trimetil amônio (CTAB). Estasamostras foram caracterizadas de forma a determinar suas propriedades físicas e químicas,e seus comportamentos catalíticos foram avaliados em reações de conversão de metanol em olefinas (MTO). De acordo com as análises por difração de raiosX e por microscopia eletrônica de varredura das amostras preparadas foi possível constatar a presença da mistura das fases AFI e CHA. A AFI é referente ao SAPO-5 que possui poros mais largos.Apesar disso, foi possível verificar a geração de mesoporos para as amostras sintetizadas com o molde.Contudo, o presente trabalho foi dividido em duas etapas, a primeira etapa baseou-se na comparação de amostras de SAPO-34 comercias, denominadadas de SAPO-34 (1) e SAPO-34 (2), com amostras de SAPO-34 e SAPO-5 sintetizadas, denominadas de SAPO-34 (3) e SAPO-5; a segunda etapa avaliou o desempenho catalítico das amostras sintetizadas com a mistura de fases SAPO-34 e SAPO-5 em dois tempos de cristalizações diferentes, 20 h e 72 h. Na primeira etapa, os resultados de DRX e MEV das amostras de SAPO-34 revelaram a presença de diferentes tamanhos de partículas além de confirmar a fase cristalina típica destes materiais (CHA). O SAPO-34 (1) apresentou cristais com proporções inferiores as amostras SAPO-34 (2) e SAPO-34 (3). As características ácidas das amostras foram determinadas pelo TPD de NH3, os resultados revelaram que a amostra SAPO-34 (1) e SAPO-5 possuem densidades totais de sítios ácidos semelhantes, porém o SAPO-34 (1) apresenta uma maior quantidade de sítios ácidos fortes. Os resultados dos testes catalíticos (Treação=450°C, WHSV=1,5 h-1 e Pressão parcialdo MeOH=0,04 atm) indicaram que a amostra SAPO-34 (1)tem uma maior estabilidade comparada com a amostra SAPO-34 (3), que deve-se a menor densidade de sítios ácidos e a formação de cristais menores. Conclui-se que, amostras de SAPO-34 formada por cristais pequenos e densidade total de sítios com valor intermediário apresentam melhores resultados para a conversão do metanol em olefinas. Na segunda etapa do presente trabalho, os resultados dos testes catalíticos e das propriedades físico químicas foram influenciados pelas proporções das fases de cada uma das amostras. As amostras com maior proporção da fase SAPO-5, apresentaram resultados semelhantes a amostra SAPO-5 pura, com uma ligeira melhora na seletividade que pode ser atribuída a presença da fase SAPO-34. Para a amostra com maior proporção da fase SAPO-34, o teste catalítico foi muito semelhante ao da amostra SAPO-34 pura e a pequena proporção da fase SAPO-5 não influenciou no seu desempenho catalítico