Estudo da contaminação por ferro na presença de enxofre em catalisadores de equilíbrio de FCC

• Ano de defesa: 2016
• Autor(a) principal: Rodrigues, Fábio
• Tipo de documento: Dissertação
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: por
• Instituição de defesa: Universidade do Estado do Rio de Janeiro; Centro de Tecnologia e Ciências::Instituto de Química; BR; UERJ; Programa de Pós-Graduação em Engenharia Química
• Palavras-chave em Português: FCC; equilibrium catalyst; iron poisoning; sulfur; catalisador de equilíbrio; contaminação por ferro; enxofre; CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA QUIMICA
• Link de acesso: http://www.bdtd.uerj.br/handle/1/12065

Os catalisadores de FCC (Fluidized Catalytic Cracking) são largamente utilizados pela indústria de petróleo nos processos de refino. Durante seu processamento nas unidades de craqueamento catalítico (UFCCs), este catalisador é submetido a condições adversas que promovem sua desativação irreversível, tais como a presença de vapor d água associado a alta temperatura e de metais contaminantes provenientes da carga principalmente níquel, vanádio, sódio e ferro. A queda de acessibilidade do catalisador com consequente redução na conversão de fundos são evidências da contaminação crítica por ferro, usualmente caracterizada pela nodulação da superfície externa do catalisador. O fenômeno de nodulação das partículas observado somente em unidades de FCC industriais, nunca foi reproduzido em laboratório, apesar de haver alguns trabalhos envolvendo envenenamento com ferro isoladamente e em presença de outros contaminantes, tais como níquel, vanádio e cálcio. O objetivo deste trabalho foi de avaliar os impactos da contaminação por ferro nas propriedades de um catalisador comercial de equilíbrio proveniente de uma UFCC comercial. Este catalisador foi submetido ao craqueamento de gasóleo contaminado com naftenato de ferro e co-dopagem com benzotiofeno como fonte de enxofre, a fim de verificar algum efeito sinergético entre estes elementos. Os experimentos foram realizados em uma unidade de laboratório MAT (Micro Activity Test) que simula o craqueamento catalítico. Obteve-se sucesso na contaminação do catalisador por ferro (com e sem a adição de enxofre) a partir da realização de vários ciclos de reação/regeneração sob condições experimentais que foram otimizadas para tal. As análises de EPR e espectroscopia Mössbauer apontaram indícios da formação de sulfeto de ferro precursor e a influência da natureza da carga de gasóleo sobre as espécies de ferro depositadas. A distribuição do ferro se estabeleceu de forma relativamente homogênea no interior da partícula e o efeito de nodulação da superfície externa não foi observado. Apesar disso, foi possível simular a queda no índice de acessibilidade do catalisador, típica de contaminação por ferro no processo industrial. A deposição por ferro através desse protocolo resultou em dano significativo nas propriedades texturais, tal como a redução do volume de microporos, e que se refletiu em menor atividade do catalisador. A avaliação catalítica indicou piora na seletividade a coque e gás combustível e redução do rendimento de gasolina para as amostras dopadas, o que pode ser explicado pela ação do ferro adicionado promovendo reações de desidrogenação em detrimento das de craqueamento. Já o aumento no rendimento de resíduo observado sugere que o ferro também tenha causado restrição difusional ao catalisador. A presença de enxofre na contaminação por ferro não alterou significativamente o comportamento catalítico do catalisador envenenado