Síntese e caracterização da zeólita ZSM-22 com diferentes propriedades texturais, aplicada no craqueamento do n-Heptano

Abstract

A alta demanda por polímeros vem impulsionando o consumo por olefinas leves, principalmente o propeno. Na tentativa de obter propeno, via craqueamento catalítico, com elevado rendimento, foi estudado o catalisador do tipo zeólita ZSM-22. Nesse cenário como um catalisador promissor para proporcionar maiores rendimento na obtenção de propeno via craqueamento catalítico. Nesse sentido, buscou-se determinar qual a melhor rota de síntese para obtenção desse catalisador. A zeólita ZSM-22 foi obtida por meio de rotas convencionais, fazendo uso de um agente direcionador de estrutura e solvente, rotas utilizando sementes de cristalização, polímeros, surfactantes, agentes silanizantes, e também uso de geradores de porosidade secundária removidos com tratamentos pós-síntese. Essas modificações no gel de síntese interferiram diretamente nas propriedades texturais dos materiais, modificando assim suas áreas superficiais específicas, volumes de poros e os tamanhos dos cristais formados. Os difratogramas mostraram que a estrutura da ZSM-22 foi obtida sem contaminações e com cristalinidades relativas variadas. As isotermas de adsorção e dessorção de nitrogênio juntamente com a distribuição do diâmetro de poros da ZSM-22 apresentaram características, em sua maioria micro-mesoporosas. A morfologia dos cristais de ZSM-22, avaliadas por microscopia eletrônica de varredura, mostraram grandes aglomerados de cristais bastante densos, com cristais em formato de agulha. A acidez do catalisador foi avaliada por dessorção de amônia a temperatura programada, e partindo desses resultados as amostras foram avaliadas na reação de craqueamento do n-heptano a 650, 550 e 450°C, visando obtenção de olefinas leves, preferencialmente uma maior quantidade de propeno sobre eteno. As Razões Propeno/Eteno (P/E) obtidas variaram de 0,5 a 6,0, a depender do catalisador e da temperatura da reação. Resultados de DRX, adsorção/dessorção de N2 e MEV, demonstraram que foram obtidos materiais com tamanhos diferentes de cristais: micrométricos (micro-mesoporoso) e nanométricos, utilizando diversas rotas e técnicas de síntese, para posterior aplicação nas reações de craqueamento, bem como avaliação da energia de ativação para remoção do coque depositado sobre os sólidos.