Hidrocarbonetos avançados a partir da rota Alcohol-TO-JET com emprego da Zeólita ZSM-5

This work reports the study of the production of renewable hydrocarbons for the production of sustainable aviation fuels from isobutanol alcohol as a source of biomass through the catalytic conversion steps of Alcohol-To-Jet technology (dehydration, oligomerization and hydrogenation) using zeolit...

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Detalhes bibliográficos
Autor principal: Sousa, Jessica Nicole Barros de
Outros Autores: Gondim, Amanda Duarte
Formato: bachelorThesis
Idioma:pt_BR
Publicado em: Universidade Federal do Rio Grande do Norte
Assuntos:
Isobutanol
Oligomerização
Alcohol-To-Jet
Bioquerosene
H-ZSM-5
Oligomerization
Biokerosene
Química do Petróleo
CNPQ::CIENCIAS EXATAS E DA TERRA::QUIMICA
Endereço do item:https://repositorio.ufrn.br/handle/123456789/56516
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Sousa, Jessica Nicole Barros de
Hidrocarbonetos avançados a partir da rota Alcohol-TO-JET com emprego da Zeólita ZSM-5
description This work reports the study of the production of renewable hydrocarbons for the production of sustainable aviation fuels from isobutanol alcohol as a source of biomass through the catalytic conversion steps of Alcohol-To-Jet technology (dehydration, oligomerization and hydrogenation) using zeolite ZSM-5 as catalyst. The H-ZSM-5 catalyst was synthesized hydrothermally in the absence of template and organic director. It was characterized by XRD, FTIR, XRF, TGA/DTG, MEV and acidity techniques by n-butylamine adsorption. The catalytic dehydration and oligomerization tests were carried out in a PVT furnace reactor under conditions of 280 °C and autogenous pressure, four percentages of catalyst (5%, 10%, 15% and 20%) were applied to the reaction medium with the objective to check the influence of this variable on the conversion. In parallel, the hydrogenation reaction was carried out independently under normal temperature and pressure conditions with the commercial Pd/C catalyst. Product analysis was carried out on a gas chromatograph with mass spectroscopy. The tests carried out showed that the potential of the dehydration and oligomerization steps directly depend on the catalyst concentration in the reaction medium. By increasing the concentration, dehydration becomes more efficient, with great selectivity of olefins in the C8-C16 range (aviation kerosene) above 50%. Considering that all assays showed a high alcohol conversion rate and yields greater than 50% for olefins in the BioQAV range. While the hydrogenation step obtained a high deoxygenation potential and 97.1% hydrogenation, generating paraffins with selectivity for the C8-C16 range, with the presence of branched aliphatic paraffins and cycloalkanes. Keywords: Isobutanol; Oligomerization; Alcohol-To-Jet; Biokerosene; H-ZSM-5
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The H-ZSM-5 catalyst was synthesized hydrothermally in the absence of template and organic director. It was characterized by XRD, FTIR, XRF, TGA/DTG, MEV and acidity techniques by n-butylamine adsorption. The catalytic dehydration and oligomerization tests were carried out in a PVT furnace reactor under conditions of 280 °C and autogenous pressure, four percentages of catalyst (5%, 10%, 15% and 20%) were applied to the reaction medium with the objective to check the influence of this variable on the conversion. In parallel, the hydrogenation reaction was carried out independently under normal temperature and pressure conditions with the commercial Pd/C catalyst. Product analysis was carried out on a gas chromatograph with mass spectroscopy. The tests carried out showed that the potential of the dehydration and oligomerization steps directly depend on the catalyst concentration in the reaction medium. By increasing the concentration, dehydration becomes more efficient, with great selectivity of olefins in the C8-C16 range (aviation kerosene) above 50%. Considering that all assays showed a high alcohol conversion rate and yields greater than 50% for olefins in the BioQAV range. While the hydrogenation step obtained a high deoxygenation potential and 97.1% hydrogenation, generating paraffins with selectivity for the C8-C16 range, with the presence of branched aliphatic paraffins and cycloalkanes. Keywords: Isobutanol; Oligomerization; Alcohol-To-Jet; Biokerosene; H-ZSM-5 Agência natural do Petróelo, Gás Natual e Biocombustível - PRH 37.1 Este trabalho relata o estudo da produção de hidrocarbonetos renováveis para produção de combustíveis sustentáveis de aviação a partir do álcool isobutanol como fonte de biomassa por meio das etapas catalíticas de conversão da tecnologia Alcohol-To-Jet (desidratação, oligomerização e hidrogenação) utilizando a zeólita ZSM-5 como catalisador. O catalisador H-ZSM-5 foi sintetizado de forma hidrotérmica na ausência de template e direcionador orgânico. O mesmo foi caracterizado por técnicas de DRX, FTIR, FRX, TGA/DTG, MEV e Acidez por adsorção de n-butilamina. Os ensaios catalíticos de desidratação e oligomerização foram realizados em um reator de forno PVT sob condições de 280 °C e pressão autógena, foram aplicadas quatro porcentagens de catalisador (5%, 10%, 15% e 20%) no meio reacional com o objetivo de verificar a influência dessa variável na conversão. Paralelamente, a reação de hidrogenação foi realizada sob condições normais de temperatura e pressão de forma independente com o catalisador Pd/C comercial. A análise dos produtos foi realizada em um cromatógrafo a gás com espectroscopia de massa. Os ensaios realizados mostraram que o potencial das etapas de desidratação e oligomerização dependem diretamente da concentração de catalisador no meio reacional. Ao aumentar a concentração, a desidratação se torna mais eficiente, com grande seletividade de olefinas na faixa de C8-C16 (querosene para aviação) acima de 50%. Considerando que todos os ensaios apresentaram alta taxa de conversão do álcool e rendimentos maiores que 50% para olefinas na faixa do BioQAV. Enquanto que a etapa de hidrogenação obteve um alto potencial de desoxigenação e 97,1% de hidrogenação, gerando parafinas com seletividade para a faixa C8-C16, com presença de parafinas alifáticas ramificadas e cicloalcanos.Palavras-chave: Isobutanol; Oligomerização; Alcohol-To-Jet; Bioquerosene; H-ZSM-5 2023-12-20T19:24:55Z 2023-12-20T19:24:55Z 2023-11-10 bachelorThesis SOUSA, Jessica Nicole Barros de. HIDROCARBONETOS AVANÇADOS PARA A AVIAÇÃO A PARTIR DA ROTA ALCOHOL-TO-JET COM EMPREGO DA ZEÓLITA ZSM-5. 2023. 83 f. TCC (Graduação) - Curso de Química do Petróleo, Instituto de Química, Universidade Federal do Rio Grande do Norte, Natal - Rio Grande do Norte, 2023. https://repositorio.ufrn.br/handle/123456789/56516 pt_BR Attribution-NoDerivs 3.0 Brazil http://creativecommons.org/licenses/by-nd/3.0/br/ application/pdf Universidade Federal do Rio Grande do Norte Brasil UFRN Química do Petróleo Instituo de Química

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