Síntese e avaliação catalítica de catalisadores V2O5/Nb2O5-Al2O3 modificados por estrôncio nas reações de desidrogenação oxidativa do propano

• Ano de defesa: 2022
• Autor(a) principal: Crivelaro, Vinicius Martin
• Tipo de documento: Tese
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: por
• Instituição de defesa: Biblioteca Digitais de Teses e Dissertações da USP
• Palavras-chave em Português: Alumina; Desidrogenação oxidativa do propano; Estrôncio; Nióbio; Niobium; Oxidative dehydrogenation of propane; Strontium; Vanádio; Vanadium
• Link de acesso: https://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/97/97139/tde-29072022-124700/

Diante do cenário da demanda crescente do propeno e a preocupação ambiental mais vigente, a desidrogenação oxidativa do propano (DOP) vem se configurando como uma rota alternativa para a produção de olefinas, devido a sua natureza exotérmica e sem restrições termodinâmicas. Porém, o impeditivo para a aplicação industrial tem sido a produção preferencial de CO e CO2 como subprodutos. Portanto, o objetivo do presente trabalho foi avaliar o efeito promotor de estrôncio em sistemas de vanádio suportado em nióbio-alumina nas reações de DOP. Os catalisadores foram preparados a partir dos métodos de co-impregnação e impregnação sucessiva de vanádio (4V/nm2) e estrôncio (5 e 10 % m/m de SrO) sobre os suportes nióbio-alumina (5, 10 e 15% m/m de Nb2O5) previamente preparados a partir da mistura física (MF) entre os precursores boemita e ácido nióbico (HY-340). A adição de V e Sr propiciou a formação de espécies cristalinas identificadas como V2O5, Nb2O5, SrO e óxidos mistos tais como V-O-Nb, de acordo com as análise por DRX, espectroscopia Raman e MEV. Em geral, nos testes catalíticos, os catalisadores impregnados sucessivamente por V e Sr revelaram maiores valores de conversão de propano e seletividade ao propeno em função de uma maior distribuição superficial de respectivos sítios ácidos e básicos, confirmados nas análises por decomposição de isopropanol, útil na caracterização de sítios ácido-base. O aumento do teor mássico de 5% para 10% de Sr em todas as amostras diminuiu a redutibilidade das espécies de vanádio e aumentou a basicidade, devido a maior inibição de sítios ácidos que favorecem o craqueamento de alcanos e alcenos formados. O catalisador impregnado sucessivamente com teores de 10% m/m de SrO e 10% m/m de Nb2O5 foi o mais seletivo, em função das propriedades ácido-base e a formação de menores agregados sólidos superficiais evidenciados nas análises por espectroscopia Raman e MEV terem sido favoráveis à produção seletiva do propeno na reação de DOP. Em relação aos resultados da variação das relações molares O2:C3H8, o excesso de O2 (O2:C3H8 = 6:1), que originaram espécies O fracamente adsorvidas, e a deficiência de O2 (O2:C3H8 = 4:3), que impediram a reposição de O2 à estrutura catalítica e a queima de coque de modo satisfatório, levaram a menores seletividades ao propeno. Portanto a relação molar O2:C3H6 = 5:2 indicou-se ser a mais apropriada ao catalisador mais seletivo, cujos respectivos valores de seletividade ao propeno e rendimento ao propeno foram em torno de 15% e 9,3% a 500°C.