Avaliação da influencia do suporte na hidrogenação do adipato de dimetila por catalisadores RunSn
Juliane Fontana
DISSERTAÇÃO
Português
T/UNICAMP F734a
[Evaluation of support in the hydrogenation of dimethyl adipate by RuSn catalysts]
Campinas, SP : [s.n.], 2009.
105 p. : il.
Orientadores: Elizabete Jordão, Wagner Alves Carvalho
Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Quimica
Resumo: Este trabalho tem por objetivo avaliar a influência dos suportes La2O3, TiO2, SiO2 e Nb2O5 na hidrogenação do adipato de dimetila (ADM) para obtenção do 1,6-hexanodiol por catalisadores a base de rutênio na presença do promotor estanho. Reações de hidrogenação de ácidos e ésteres...
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Resumo: Este trabalho tem por objetivo avaliar a influência dos suportes La2O3, TiO2, SiO2 e Nb2O5 na hidrogenação do adipato de dimetila (ADM) para obtenção do 1,6-hexanodiol por catalisadores a base de rutênio na presença do promotor estanho. Reações de hidrogenação de ácidos e ésteres dicarboxílicos são tidas como complexas devido à possibilidade de ocorrência de inúmeros produtos relacionados a reações laterais. Geralmente, os processos industriais são conduzidos sob condições de pressão e temperatura de 150 atm e 250°C. Assim, torna-se interessante o desenvolvimento de catalisadores específicos e que atuem em condições mais brandas de processo. Os catalisadores foram preparados pelo método de co-impregnação, calcinados e reduzidos a 400°C. Os testes catalíticos foram realizados a 255°C e 50 atm. Os produtos da reação foram quantificados e identificados por CG e CG-MS. Análises de difração de raios X (DRX) revelaram a titânia utilizada é da fase rutilo e, portanto menos suscetível ao efeito SMSI. Além disso, identificou-se a presença de La(OH)3 no óxido de lantânia, também evidenciada por análise termogravimétrica (TGA). Os testes catalíticos e as análises por redução a temperatura programada (TPR) revelam grande influência do suporte sobre a formação da fase ativa, assim como na redutibilidade das espécies metálicas, que foi atribuído a diferentes níveis de interação dos metais com os suportes. No sistema RuSn/La2O3, a interação metal-suporte prevaleceu, dificultando a redução dos metais, não favorecendo o desempenho do catalisador, que apresentou baixa atividade e seletividade ao diol (9,7%). Tal comportamento é explicado pela supressão da formação de espécies iônicas de Sn que contribuiriam na ativação da ligação C=O, além do possível recobrimento dos sítios metálicos não ativos de óxidos de estanho, diminuindo a taxa de hidrogenação. Nos sistemas RuSn/TiO2, os resultados indicam a criação de uma nova fase, possivelmente uma liga metálica, apresentando conversão de 51,5%, porém com seletividade ao diol de 19%. Já os catalisadores suportados em SiO2 e Nb2O5 apresentaram seletividades ao diol bastante promissoras 59 e 50%, com conversões de 57 e 28%, respectivamente, indicando que as fases ativas criadas na interface metal-suporte são adequadas à hidrogenação do grupo éster no ADM. A presença de espécies positivamente carregadas de estanho atuando como sítios ácidos de Lewis pode ser considerada responsável pela interação com o oxigênio das carbonilas. Desse modo, verifica-se que um efeito sinérgico entre promotor e suporte é fundamental para contribuir com a produção do diol.
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Abstract: The present work evaluates the influence of RuSn catalyst supported on La2O3, TiO2, SiO2 and N2O5 at dimethyl adipate (DMA) hydrogenation to obtain 1,6-hexanodiol. Diols are obtained by the catalytic hydrogenation of dicarboxilic acids and their esters. The relative low polarity of...
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Abstract: The present work evaluates the influence of RuSn catalyst supported on La2O3, TiO2, SiO2 and N2O5 at dimethyl adipate (DMA) hydrogenation to obtain 1,6-hexanodiol. Diols are obtained by the catalytic hydrogenation of dicarboxilic acids and their esters. The relative low polarity of carbonyl groups in such compounds and the possibility of a wide range of intermediate products formation reveal the reaction complexity. Commonly, the manufacturing diol processes require drastic conditions of pressure and temperature, about 240°C and 150 atm. The development of a more active catalyst under mild reaction conditions has been getting attention. The catalysts were prepared by impregnation method, calcined and reduced at 400°C. The reactions were carried out in liquid phase in a PARR high pressure reactor at 255°C and 50 atm. Samples were analysed by gas chromatography. X-ray diffraction (XDR) indicates a rutile phase on titania that is less susceptible to SMSI effect. It also identified the presence of La(OH)3 in lanthanium oxide, by termogravimetric analyses (TGA), too. Catalytic test and temperature programmed reduction (TPR) show great support influence on active phase formation, as well as on the reducibility of metallic species, which was attributed to different kinds of interaction among metals and support. To the RuSn/La2O3 catalyst, the metal-support interaction is more important, difficulting the metal reduction at lower temperatures and the catalyst performance, that presented low activity and diol selectivity (9,7%). This behaviour is explained by suppression of ionic tin formation that could contribute to C=O bond activation, besides the possibility of recovering of metallic sites with not active tin oxides. The results with RuSn/TiO2 indicate the creation of a new phase, possibly a RuSn alloy, with conversion of 51,5%, but 19% of diol selectivity. On the other hand, the catalysts supported on SiO2 and Nb2O5 show higher selectvities to diol, 59 and 50% and conversion of 57 and 28%, respectively, indicating that the new active phases formed at metalsupport interface are able to hydrogenate the DMA ester group. The presence of positively charged tin species acting as Lewis acid sites could be considered as responsible for the carbonyl activation. It is also verified that a synergic effect between promoter and support is extremely important to the 1,6-hexanodiol formation.
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