Síntesis y Caracterización de Zeolitas con Estructura Jerárquica de Poros como Potenciales Materiales para la Generación de Aromáticos

Abstract

El objetivo del presente trabajo es sintetizar zeolitas MFI de baja relación Si / Al sin agente orgánico, con el fin de modificar su textura mediante métodos de síntesis o postsíntesis, y obtener estructuras jerárquicas de poro como materiales potenciales para la generación de aromáticos. La investigación se inició trabajando con materia prima venezolana utilizando varios productos de CVG Bauxilum como fuente de aluminio y silicato de sodio Glassven. Se logró la síntesis de materiales de tipo MFI con baja relación Si / Al a partir de hidrato de alúmina CVG-Bauxilum. Uno de los sistemas jerárquicos propuestos es la mezcla de diferentes proporciones de MFI con MOR, obtenidas por síntesis directa que varía las condiciones de síntesis. Estas mezclas sintéticas se comparan con mezclas mecánicas, encontrándose sinergismo en las propiedades de textura de las mezclas sintéticas. Otra estrategia fue utilizar coque de petróleo como molde para la síntesis, obteniendo un material cristalino cuando el porcentaje de coque en la mezcla de síntesis es del 26% aproximadamente. El material fue totalmente microporoso con cambios significativos en la morfología con respecto a una zeolita ST-5. la extracción de silicio con NaOH se llevó a cabo como método de post-síntesis, de acuerdo con un diseño de experimentos de tipo factorial 23, con concentración de NaOH, temperatura y tratamiento de tiempo como variables de proceso. El análisis estadístico muestra que estos factores tienen una influencia significativa en la generación del área externa de los sólidos. Los sólidos sintetizados y sometidos a tratamiento de desilicación se caracterizaron por difracción de rayos X, análisis químico, análisis de texturas, mediciones de acidez y microscopía electrónica de barrido, para la determinación de sus propiedades fisicoquímicas. La alquilación de benceno con etileno se usó como prueba catalítica, realizada en un sistema de flujo continuo, con reactor de lecho fijo a presión atmosférica, 350 ° C y 14 h -1. El comportamiento catalítico de los sólidos sintetizados se determinó en función de la conversión de reactivos y la distribución de los productos. El comportamiento catalítico se discute en función de las propiedades fisicoquímicas de los sólidos, encontrando diferencias según el tratamiento realizado.

The aim of the present work is to synthesize MFI zeolites of low ratio Si/Al without organic agent, in order to modify their texture by synthesis or post synthesis methods, and to obtain hierarchical pore structures as potential materials for aromatics generation. The research is started by working with Venezuelan raw material using several products from CVG Bauxilum as aluminum source, and Glassven sodium silicate. Synthesis of MFI-type materials with low Si/Al ratio, from CVG-Bauxilum alumina hydrate was achieved. One of the proposed hierarchical systems is the mixture of different proportions of MFI with MOR, obtained by direct synthesis varying the conditions of synthesis. These synthetic blends are compared with mechanical blends, with synergism in the textural properties being found of the synthetic blends. Another strategy was to use petroleum coke as a template for the synthesis, obtaining a crystalline material when coke percentage in the synthesis mixture is 26% approximately. The material was totally microporous with significant changes in the morphology with respect to a ST-5 zeolite. silicon extraction with NaOH was carried out as post synthesis method, according to a design of factorial type experiments 23, with NaOH concentration, temperature, and time treatment as the process variables. Statistical analysis shows that these factors have a significant influence on external area generation of the solids. The solids synthesized and subjected to desilication treatment were characterized by X-ray diffraction, chemical analysis, textural analysis, acidity measurements and scanning electron microscopy, for the determination of their physicochemical properties. The alkylation of benzene with ethylene was used as catalytic test, performed in a continuous flow system, with fixed bed reactor at atmospheric pressure, 350 ° C and 14 h -1. The catalytic behavior of the synthesized solids was determined, as function of reactants conversion and products distribution. The catalytic behavior is discussed as a function of the physicochemical properties of the solids, finding differences depending on the treatment performed.