Hidrogenação da gasolina de pirólise pelo novo Ni

Oct 04, 2023

Scientific Reports volume 12, Número do artigo: 19428 (2022) Citar este artigo

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A gasolina de pirólise é o subproduto valioso da quebra térmica de frações de óleo mais pesadas em uma unidade de olefina com alto teor aromático. Para separar tais componentes aromáticos, primeiramente, este produto deve ser hidrogenado. Nesta contribuição, novos catalisadores nanoestruturados derivados da estrutura zeolítica metal-orgânica, nomeadamente ZIF-8 e ZIF-67, foram usados ​​para investigar a sua capacidade de hidrogenação. Devido à sua grande capacidade de hidrogenação do Níquel, as estruturas do ZIF-8 e ZIF-67 foram melhoradas pelo Níquel através da síntese in situ. Além disso, para aumentar o tamanho dos poros dos catalisadores e suas propriedades eletrônicas, os catalisadores sintetizados foram pirolisados ​​em meio de nitrogênio a 450 °C e cinco catalisadores, a saber, Co/NC, ZnCo/NC, ZnNi/NC, CoNi/NC e ZnCoNi /NC foram criados. Os resultados indicaram que o CoNi/NC apresentou um desempenho de hidrogenação superior (69,5% de conversão do total de olefinas) aos demais. Além disso, os catalisadores sintetizados sem o processo de carbonização não tiveram conversão no processo de hidrogenação porque não há sítio ativo nessas estruturas. Os catalisadores sintetizados atuais podem competir com os dispendiosos catalisadores de hidrogenação à base de Pt ou Pd devido à sua alta área superficial e excelentes propriedades eletrônicas.

Existem vários usos para a gasolina de pirólise (PyGas), um subproduto valioso da quebra térmica de frações de óleo mais pesadas em uma unidade de olefina. Contém hidrocarbonetos aromáticos, como BTX, derivados e componentes insaturados, incluindo mono e diolefinas. Além disso, o PyGas, por causa de uma classificação tipicamente de alta octanagem, pode ser considerado uma matéria-prima potencial para a produção de aromáticos e, portanto, mistura de gasolina1,2,3. No entanto, é indispensável estabilizar os produtos químicos insaturados, que são agentes de goma, para sustentar o emprego de PyGas no processo. Ou seja, a hidrogenação catalítica de PyGas tem sido a forma tradicional de estabilizar tais compostos4,5. Começa com a hidrogenação de di-olefinas e alquenil aromáticos seletivamente em baixas temperaturas sem saturar com outros hidrocarbonetos insaturados; o produto resultante pode ser utilizado como base para misturas de combustível gasolina. Depois disso, os aromáticos são totalmente hidrogenados para remover quaisquer enxofres ou olefinas remanescentes em altas temperaturas, que é a segunda etapa do processo3,6.

A hidrogenação de PyGas recentemente atraiu muito interesse por causa do custo barato, toxicidade mínima e forte resistência à goma dos catalisadores de níquel suportados7,8,9. No entanto, devido aos agregados maciços de Ni, os catalisadores monometálicos de Ni frequentemente sofrem uma baixa eficiência catalítica. O processo de hidrogenação PyGas usa uma variedade de catalisadores bimetálicos à base de Ni, incluindo NiPt10, NiZn11, NiMo12 e NiCo12. É demonstrado que os catalisadores bimetálicos podem superar os catalisadores monometálicos em diferentes processos industriais13,14,15. Quando comparados aos catalisadores monometálicos de Ni ou Ru, os catalisadores bimetálicos de NiRu mostraram ter efeitos sinérgicos em vários processos catalíticos16,17,18. Esses aglomerados ou ligas são o resultado do contato próximo entre os átomos bimetálicos.

Em particular, o avanço das características de armazenamento de hidrogênio de estruturas metal-orgânicas (MOFs) nos últimos anos tornou a catálise de hidrogenação um dos usos mais favoráveis ​​de MOFs19,20,21,22,23. Na indústria química, as reações de hidrogenação são amplamente aplicadas, e um catalisador de hidrogenação eficaz é fundamental nesses processos. Devido aos seus benefícios distintos, os materiais MOF podem ser usados ​​em uma ampla variedade de processos de hidrogenação. Além disso, os MOFs podem ser empregados como suporte para materiais de armazenamento de hidrogênio altamente dispersos e críticos. Como resultado, os MOFs na catálise de hidrogenação têm uma vantagem sobre outros catalisadores. No entanto, é vital mencionar que nem todos os materiais MOF são adequados para hidrogenação catalítica. Para que os pesquisadores criem designs plausíveis, eles devem levar em consideração as propriedades únicas de cada material MOF e os diferentes processos de hidrogenação que ocorrem.