Ação promotora do zinco em catalisadores de síntese do estireno

Abstract

Recebido em 12/5/03; aceito em 2/9/03 THE PROMOTER ACTION OF ZINC ON CATALYTS FOR STYRENE SYNTHESIS. Ethylbenzene dehydrogenation in the presence of steam is the main commercial route to produce styrene. The industrial catalyst is chromium and potassium-doped hematite, which easily deactivates with time due to potassium loss. In order to find non-toxic and potassium free catalysts, the promoter action of zinc on hematite was studied in this work. It was found that zinc acts as structural promoter by stabilizing the Fe 3+ species (active phase) as maghemite. Although it decreases the specific surface area, it increases four times the catalytic activity as compared to hematite. . Aliado a outros fatores favoráveis, isso permite a operação ininterrupta das unidades comerciais por um a dois anos com a mesma carga. O vapor também desloca o equilíbrio para a produção de estireno, por meio de redução da pressão parcial do etilbenzeno, além de atuar como agente oxidante, mantendo o catalisador em um estado altamente seletivo ao estireno 2,5 . Devido à endotermicidade da reação, a temperatura do leito catalítico diminui de modo significativo durante o progresso da reação, em reatores adiabáticos comerciais, resultando em um baixo valor de conversão. Esse decréscimo na temperatura afeta também a seletividade para o estireno, pois, nas condições de equilíbrio, apenas reações indesejáveis ocorrem. Dessa forma, é necessário manter a temperatura em um valor conveniente, de modo a promover alto nível de conversão e alta velocidade de reação. No processo convencional, o aquecimento da corrente do produto, através da adição de vapor superaquecido entre os leitos catalíticos, mantém a temperatura constante 2,3,5 . Muitos catalisadores já foram testados na desidrogenação do etilbenzeno com vapor d'água. Óxidos de ferro, de alumínio, de cobalto, de estanho, de antimônio, diversos óxidos mistos, zeólitas e materiais mesoporosos e catalisadores suportados mostraram-se ativos e seletivos ao estireno [2][3][4][5][6][7][8][9][10][11][12][13][14][15] . Os óxidos de ferro são os mais empregados comercialmente, devido às suas propriedades catalíticas e ao seu baixo custo. Dessa forma, diversos estudos têm sido direcionados para a melhoria das propriedades texturais e estruturais desses materiais 2,3,5,7,9,13,[16][17][18] . Os catalisadores industriais, de última geração, são sólidos à base de óxido de ferro dopados com óxidos de cromo, de cério e de potás-sio. Esses sistemas são cataliticamente ativos e seletivos, mas possuem baixas áreas superficiais específicas e vida útil limitada devido à perda de potássio, que migra para o centro da pastilha ("pellet") ou para a saída do reator e é arrastado pela corrente gasosa 2 . Além disso, a toxicidade dos compostos de cromo dificulta o manuseio e o descarte desses materiais. Isto demanda o desenvolvimento de catalisadores isentos de potássio e com áreas superficiais específicas elevadas e estáveis.Visando alcançar estas características dos sistemas catalíticos, neste trabalho, foi avaliado o efe...