Nome do aluno: Vanessa Neves Chermaut da Costa
Orientadores: Cristiane Assumpção Henriques e Edisson Morgado Jr
Data da defesa: 27 de fevereiro de 2019
Local da defesa: PPGEQ/IQ/UERJ – Rio de Janeiro

Resumo: O processo de craqueamento catalítico em leito fluidizado (FCC) é um dos mais rentáveis processos de refino ao contribuir de maneira eficaz no ajuste da produção ao transformar correntes de menor valor agregado em frações como nafta e GLP. Este processo consiste na quebra de hidrocarbonetos de alto peso molecular, presentes nos gasóleos e resíduos, por ação de um catalisador microesférico a base de zeólita Y, em altas temperaturas. Tal reação ocorre em segundos e o catalisador sofre deposição de coque, o qual é removido por combustão na etapa de regeneração térmica sob fluxo de ar, gerando o catalisador de equilíbrio de FCC (e-cat). O e-cat circula no processo de forma cíclica e seu repetido contato com a atmosfera hidrotérmica do regenerador, associado a metais contaminantes, leva à sua progressiva desativação de modo irreversível. Para recuperar a atividade do e-cat e compensar perdas no processo, o inventário circulante é alimentado periodicamente com catalisador fresco, o que provoca variação na idade das partículas que compõem este inventário. O objetivo do trabalho foi avaliar a influência do nível de concentração de níquel e vanádio em e-cats comerciais sobre seu desempenho catalítico quando testados em laboratório usando carga real das refinarias. As amostras foram caracterizadas quanto à composição química e através de métodos estatísticos foram classificadas em três grupos que se distinguem pelo nível de contaminação por metais. Foram selecionadas amostras representativas de toda a faixa de variação de metais contaminantes de cada um dos grupos. Além da medição de suas propriedades texturais, as amostras foram submetidas a avaliações catalíticas em unidade conhecida como Advanced Catalytic Evaluation (ACE), com a mesma carga de gasóleo e mesmas condições de craqueamento. A fim de investigar o efeito do envelhecimento das partículas no desempenho do catalisador, uma amostra de e-cat foi fracionada através do método de separação por diferença de densidade. As frações obtidas também foram avaliadas em termos de suas propriedades texturais e desempenho catalítico em unidade ACE. A partir dos resultados obtidos foi possível observar, para os diferentes níveis e faixas de contaminação, o impacto no desempenho catalítico, principalmente na conversão e na geração de coque e hidrogênio, não só da variação dos metais, foco desse trabalho, como também de outras variáveis como efeito da matriz e a interação entre metais.

Palavras-chave: FCC. E-cat. Avaliação catalítica. Níquel. Vanádio. Separação por Densidade

Autor: Manuela Lisboa de Oliveira
Orientador(es): Dr. Luiz Antônio Magalhães Pontes e Dr. Ronaldo Costa Santos
Instituição: Universidade Federal da Bahia
Regional: Nordeste
Data da defesa: 27 de abril de 2020
Local da defesa: Salvador - Bahia, Brasil

Resumo: O teor de compostos sulfurados presentes nos combustíveis, utilizados em motores automotivos de combustão interna, tem sido, cada vez mais, controlado devido a regulamentações ambientais mais rígidas em vigor em diversos países. A redução de compostos tiofênicos, em particular, apresenta alto grau de complexidade devido a estabilidade eletrônica do anel aromático. Desta forma, há uma busca por processos e materiais mais limpos, com elevada seletividade, viabilidade econômica e que possibilitem a redução dos tiocompostos com formação de H2S ou através da abertura do anel, proporcionando a formação de produtos de cadeia aberta mais facilmente eliminados. Neste contexto, este estudo avaliou as transformações do 2-metiltiofeno, como composto modelo em uma corrente de n-hexano, utilizando argilas ativadas pilarizadas e incorporadas com zinco, visando avaliar a abertura do anel tiofênico e a formação de H2S. As modificações texturais, estruturais e físico-químicas foram analisadas por DRX, Fisissorção de N2, FRX, MEV, TG, DRIFTs – C5H5N, TPD – NH3 e TPO. Os catalisadores foram avaliados em uma unidade de laboratório dedicada, exclusivamente, a estudos de transformação de moléculas sulfuradas. As reações ocorreram a temperatura de 450°C, sob pressão atmosférica, com velocidade espacial de 0,83 s -1 . As argilas foram modificadas a partir da incorporação de pilares de alumina e impregnação de zinco. A acidez do catalisador e as reações secundárias de transferência de hidrogênio foram avaliadas e relacionadas à formação dos produtos. Catalisadores com maior razão de sítios ácidos de Brønsted/Lewis promoveram as reações de transferência de hidrogênio, favorecendo a produção de H2S, enquanto que, aqueles com maior quantidade de sítios ácidos de Lewis favoreceram a formação de mercaptanas. As argilas pilarizadas levaram a formação preferencial do 2-propanotiol, enquanto que, as argilas não pilarizadas formaram mais H2S. O catalisador mais seletivo para formação de 2-propanotiol foi o Zn/KSF-PILC (67%), enquanto que, a KSF e a Zn/KSF formaram mais H2S (94% e 88%, respectivamente).

Palavras-chave: Argilas pilarizadas (PILCs); Abertura de anel tiofênico; 2- metiltiofeno; 2-propanotiol; H2S

Autor: Nina Wargas de Faria Roma Bulcão
Orientador (es): Prof. Victor Teixeira da Silva e Dra. Maria Auxiliadora S. Baldanza
Instituição: Programa de Engenharia Química/COPPE/UFRJ
Regional: Rio de Janeiro/Espírito Santo/Parte de Minas Gerais
Data da defesa: 22/02/2019
Local da defesa: UFRJ

Resumo: O presente trabalho teve como principal objetivo a preparação de nanoesferas de sílica revestidas com camadas de carbono de diferentes espessuras (20 nm e 30 nm) e seu uso como um novo suporte para a reação de Fischer-Tropsch (FT). Como fase ativa foi empregado o cobalto (5% m/m). Os suportes normalmente utilizados na reação de FT são óxidos que podem interagir fortemente com as fases ativas levando à formação de compostos mistos inativos. De forma a diminuir a interação metal-suporte, fez-se uso de suporte de carbono, enquanto a esfera de sílica contribui para a resistência mecânica do material e controle da espessura da camada de carbono. Através dos resultados de microscopia comprovou-se a formação de diferentes espessuras de camadas de carbono depositadas sobre nanopartículas de SiO2. Avaliou-se a influência da camada de carbono na atividade e seletividade na síntese FT, e os resultados indicaram que a sua presença diminuiu a formação C26+ favorecendo a formação de hidrocarbonetos mais leves, inclusive gasolina e diesel. A diferença nas espessuras de camadas de carbono não mostrou influência sobre a formação de produtos na SFT. A camada de carbono também foi posteriormente funcionalizada por introdução de grupamentos ácidos com o uso do H2O2 (30%), e verificou-se que a acidez introduzida no suporte promoveu o craqueamento dos produtos mais pesados formados na faixa do C₂₆₊.

Palavras-chave: Fischer Tropsch, Sílica revestida por carbono, Espessura da camada de carbono

Autor: Claudio Roberto Almeida de Abreu.
Orientadores: Fabio Souza Toniolo, Priscilla Magalhães de Souza.
Instituição: Instituto Alberto Luiz Coimbra de Pós-Graduação e Pesquisa de Engenharia (COPPE) da Universidade Federal do Rio de Janeiro (UFRJ).
Data da defesa: 20/02/2020
Local da defesa: Instituto Alberto Luiz Coimbra de Pós-Graduação e Pesquisa de Engenharia (COPPE) da Universidade Federal do Rio de Janeiro (UFRJ).

Resumo: Este trabalho avaliou o desempenho de catalisadores de níquel e rênio suportados em carvão ativado na hidrogenação do furfural (FAL) a álcool furfurílico (FOL) e do ácido levulínico (AL) a gama-valerolactona (GVL). Os catalisadores foram sintetizados por co-impregnação ao ponto úmido visando obter teores nominais de 5% (m/m) Ni e 0; 0,5; 1; 2 ou 5% (m/m) Re. Para a caracterização dos materiais, utilizou-se as técnicas de fisissorção de N2 a 77 K, difração de raios X, redução à temperatura programada, análise termogravimétrica, e quimissorção de CO. Os testes catalíticos foram conduzidos em um reator batelada a diferentes temperaturas (60-150 oC para o FAL e 60-120 oC para o AL) e pressões de H2 (10-30 bar para o FAL e 20-40 bar para o AL) em fase aquosa. Evidenciou-se a formação de uma liga metálica Ni-Re, ao passo que a adição do Re diminuiu a redutibilidade do Ni. Verificou-se um aumento da dispersão metálica (10% para 18%) com o aumento do teor de Re, exceto para o teor de 5% de Re (8%). Na hidrogenação do FAL, os catalisadores com melhores desempenhos foram 5%Ni-5%Re/C500 (conversão = 79%, seletividade = 91%) e 5%Ni-5%Re/C350 (conversão = 85%, seletividade = 97%). Na hidrogenação do AL, esses catalisadores também apresentaram melhor desempenho (conversão = 72%, seletividade = 97%). A temperatura de calcinação mostrou-se um parâmetro importante para a estabilidade dos catalisadores: após quatro ciclos de reuso, o catalisador 5%Ni-5%Re/C350 perdeu 60% de atividade na conversão do FAL e 53% na conversão do AL, enquanto o catalisador 5%Ni-5%Re/C500 apresentou pouca perda de atividade (7% para o FAL e 4% para o AL).

Palavras-chave: Hidrogenação, Furfural, Álcool Furfurílico, Ácido Levulínico, Gama-valerolactona, Catalisadores Ni-Re.