Zeólita *BEA modificada com (NH4)2SiF6 e HPW/HSiW como catalisador para a reação de desidratação de etanol

Abstract

A catálise ácida proporciona a obtenção de uma variedade de produtos químicos por meio de processos sustentáveis. A reação catalítica de desidratação do etanol é uma alternativa para a formação de etileno, produto que se enquadra nos requisitos da química fina. Neste trabalho, foi realizado o processo de desaluminização em estado sólido da zeólita *BEA, por meio do hexafluorsilicato de amônio e em seguida os catalisadores modificados foram impregnados (25% m/m) utilizando os heteropoliácidos H3PW12O40 ou H4SiW12O40. Ao final, os catalisadores foram aplicados na reação de desidratação do etanol, visando a obtenção de etileno e éter dietílico. O estudo da variação das condições experimentais de desaluminização indicaram que uma temperatura de 190 oC com remoção teórica de 70 mol % de Al, na presença de umidade e lavagem do catalisador com solução tampão de acetato de amônio à temperatura ambiente, produziram um catalisador com diâmetro de mesoporos maiores, permitindo uma maior difusão dos reagentes e produtos da reação através dos canais da zeólita *BEA, além de uma maior razão Si/Al, resultando em maior hidrofobicidade deste catalisador. Medidas de FRX/EDS indicaram que 25 mol% de Al foi removido e 13 mol% de Si foi adicionado à zeólita. Para uma alta velocidade espacial horária mássica (WHSV = 3247 h-1

) e temperatura reacional de 300 °C, a reação de desidratação de etanol apresentou conversão de etanol de 72% com seletividade de 64% para etileno e 8% para éter dietílico, enquanto para uma baixa WHSV (57 h-1 ), a conversão foi de 88% (49% de etileno e 39% de éter dietílico). A ausência de procedimento de lavagem para o catalisador desaluminizado nas condições descritas acima resultou em bloqueio dos poros, com redução da área superficial e número total de sítios ácidos, o que causou a mais baixa conversão de etanol. Os catalisadores impregnados com heteropoliácidos apresentaram melhores conversões e seletividades para etileno inicialmente (pulso 1), mas a seletividade para o éter dietílico aumentou para o pulso 50. Foi possível determinar que os sítios ácidos de Lewis podem promover a formação intermolecular preferencial do éter dietílico, enquanto os sítios de Brønsted promovem a reação intramolecular, favorecendo a produção de etileno.