Orientador: Antonio José Gomez Cobo

Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Química

Resumo: A hidrogenação de compostos aromáticos tem sido muito estudada devido à sua ampla gama de aplicações industriais, bem como às restrições ambientais impostas por diversos países. Nesse contexto, o presente trabalho tem o objetivo estudar os efeitos do pH de impregnação e da natureza do agente...

Resumo: A hidrogenação de compostos aromáticos tem sido muito estudada devido à sua ampla gama de aplicações industriais, bem como às restrições ambientais impostas por diversos países. Nesse contexto, o presente trabalho tem o objetivo estudar os efeitos do pH de impregnação e da natureza do agente redutor sobre o desempenho de catalisadores de Ni e Ru suportados em ?-Al2O3, empregados na hidrogenação de tolueno em fase líquida. Para tanto, catalisadores foram preparados a partir de soluções aquosas dos precursores de NiCl3.6H2O e RuCl3.xH2O, através de impregnação úmida conduzida a pH constante entre 4 e 8. Durante a impregnação, catalisadores foram reduzidos a 353 K (80 ºC) em fase líquida, empregando-se formaldeído (H2CO) ou boroidreto de sódio (NaBH4) como agentes redutores. Os catalisadores de Ni e Ru também foram reduzidos sob fluxo de H2 a 773 e 573 K (500 e 300 ºC) respectivamente, após a impregnação úmida. O suporte foi caracterizado utilizando as técnicas de análise granulométrica, adsorção de N2 (método de B.E.T.) e titulação potenciométrica. As técnicas de MEV+EDX e XPS foram empregadas para determinar a composição química dos sólidos empregados, e a formação da fase ativa dos catalisadores foi estudada através de TPR. O desempenho dos catalisadores foi avaliado na reação de hidrogenação do tolueno em fase líquida, conduzida num reator Parr do tipo "slurry" à temperatura de 373 K (100 ºC) e sob pressão de H2 de 5 MPa (50 atm). Os resultados obtidos mostram que os catalisadores de Ru/Al2O3 são muito mais ativos que os catalisadores de Ni/Al2O3, sendo ainda seletivos para a obtenção do produto da hidrogenação parcial do tolueno (metilcicloexeno). A maior atividade dentre os catalisadores de Ni/Al2O3 é obtida para um pH de impregnação acima do ponto isoelétrico (pI) do suporte, igual a 6,2, utilizando-se o agente redutor H2CO. No caso dos catalisadores de Ru/Al2O3, o agente H2CO também leva às maiores atividades catalíticas, tendo-se o valor máximo para o pH igual ao pI do suporte. Já o maior rendimento de metilcicloexeno é obtido para o pH igual a 4. Os comportamentos catalíticos observados são analisados e discutidos à luz dos resultados da caracterização dos sólidos e da literatura técnica especializada

Abstract: The hydrogenation of aromatic compounds has been studied due to the wide range of industrial applications, as well as to environmental restrictions imposed by several countries. In this context, the present work aims to study the effects of the impregnation pH and the nature of the...

Abstract: The hydrogenation of aromatic compounds has been studied due to the wide range of industrial applications, as well as to environmental restrictions imposed by several countries. In this context, the present work aims to study the effects of the impregnation pH and the nature of the reducing agent on the performance of Ni and Ru catalysts supported on ?-Al2O3, employed for toluene hydrogenation in liquid phase. For this, catalysts were prepared from aqueous solution of NiCl3.6H2O and RuCl3.xH2O precursors by wet impregnation, conduced at constant pH between 4 and 8. During impregnation, catalysts were reduced at 353 K (80 ºC) in liquid phase, using formaldehyde (H2CO) or sodium borohydride (NaBH4) as reducing agents. The Ni and Ru catalysts were also reduced under H2 flow at 773 and 573 K (500 and 300 °C) respectively, after the wet impregnation. The support was characterized using the techniques of particle size, N2 adsorption (B.E.T. method) and potentiometric titration. The techniques of SEM+EDX and XPS were used to determine the chemical composition of the employed solids, and the formation of the catalysts active phase was studied by TPR. The catalysts performance were evaluated for toluene hydrogenation reaction in the liquid phase, carried out in a Parr reactor of the slurry type at the temperature of 373 K (100 ° C) and under H2 pressure of 5 MPa (50 atm). The results show that Ru/Al2O3 catalysts are much more active than the Ni/Al2O3 catalysts, and even selective for obtaining the product of the partial hydrogenation of toluene (methylcyclohexene). The highest activity among the Ni/Al2O3 catalysts is obtained by impregnation at pH above of the isoelectric point (pI) of the support, equal to 6.2, using the reducing agent H2CO. In the case of the Ru/Al2O3 catalysts, the H2CO agent also leads to higher catalytic activities, having a maximum value at pH equal to the support pI. However, the highest yield of methylcyclohexene is obtained at pH 4. The observed catalytic behaviors are analyzed and discussed in the light of the results of the characterization of solids and specialized technical literature