DESSULFURIZAÇÃO IN SITU NO FCC DA FRAÇÃO DE GASOLINA SOBRE ZEÓLITAS MODIFICADAS POR NIÓBIO E ZINCO
FCC, craqueamento, ciclo-hexano, tiofeno, zeólitas.
A unidade de craqueamento catalítico em leito fluidizado (FCC) faz a transformação do gasóleo em produtos de alto valor agregado, principalmente combustíveis. A gasolina de FCC contém compostos sulfurados resistentes ao craqueamento, principalmente tiofênicos, que necessitam ser retirados nos processos a jusante, visando atender as especificações ambientais. Uma estratégia interessante e eficaz é uso de aditivos catalíticos para redução de enxofre na fração de hidrocarbonetos correspondente à gasolina in situ no reator do FCC. Neste estudo, foi investigada a dessufurização de corrente de ciclo-hexano contendo 20000 ppm de tiofeno, em condições de operação do FCC, utilizando catalisadores contendo nióbio ou zinco suportados em zeólitas HUSY, HBeta e HZSM-5. Os testes catalíticos foram realizados a 773 K, pressão próxima a atmosférica, em um reator tubular de leito fixo, em uma unidade de avaliação catalítica de laboratório, com controle automático de vazão, temperatura e pressão. Os produtos da reação foram analisados online por cromatografia gasosa, com detector FID para hidrocarbonetos (coluna capilar de Alumina Clorada, 50 m x 0,32 mm x 5 μm) e SCD para compostos de enxofre (coluna capilar DB-sulfur SCD, 40 m x 0,32 mm x 0,75 μm). Os catalisadores foram caracterizados por DRX, FTIR, isotermas de adsorção de N2, HRTEM, FRX, DRS UV-VIS-NIR, espectroscopia Raman, XPS, RMN de estado sólido de 29Si e 27Al, TPD-NH3 e técnicas de FTIR-piridina. Verificou-se que as espécies químicas de Nb e Zn presentes influenciaram na distribuição de produtos reacionais e formação de coque. Os catalisadores Nb/HB e Nb/HY foram os mais eficazes na conversão de tiofeno, sendo seletivos principalmente para a formação de parafinas (seletividade 58 e 63 %mol) e H2S (seletividade 90 e 92 %mol). Esses resultados são atribuídos ao equilíbrio ótimo entre os sítios ácidos de Brønsted e Lewis, nesses catalisadores, o que aumentou a transferência de hidrogênio (TH), levando a maior atividade de dessulfurização. A adição de zinco, sobre todas as zeólitas estudadas, aumentou a densidade dos sítios ácidos de Lewis e diminuiu TH, favorecendo a formação de aromáticos e a condensação de tiofeno, formando sulfurados pesados, na faixa do diesel, que são facilmente hidrotratados (HDT). Verificou-se que a dessulfurização de correntes de gasolina diretamente no riser da unidade de FCC contribui para um aumento na eficiência econômica da refinaria, reduzindo a severidade na hidrodessulfurização (HDS) e aumentando a qualidade da gasolina, seja pela remoção de enxofre dessa fração na forma de H2S ou pela transferência de enxofre para frações mais pesadas que são tratadas no HDT.