Oxidação de monóxido de carbono sobre catalisadores à base de ferro ou manganês suportados ou trocados em zeólitas H-mordenita ou Ce-mordenita

Financiadora de Estudos e Projetos The fluid catalytic cracking (FCC) is one of the most important process in the petroleum refining industry, being responsible for the increase of the yield of the most valuable light hydrocarbons. On the other hand, the FCC process generates big amounts of CO, NOx and SOx emissions. The CO emissions from the most of pollution sources are abatement using noble metal based catalysts. However, the growing demand and scarcity of those metals have caused an increase in the process cost and consequently promoting studies to find alternative catalysts with comparable efficiency and lower in cost. In this respect, the literature had presented interesting results with transitions metal catalysts. Thus, the objective of this work was to prepare exchanged or impregnated Fe or Mn on H-mordenite or Ce-mordenite, which were evaluated between 150 and 550 oC in the CO oxidation with O2, in the presence or absence of interfering compounds (water steam or SO2). The catalysts were characterized by ICP-OES, DRX, DRS-UV-VIS and Mössbauer spectroscopy. The results showed that the preparation procedures of the interchanged or impregnated Fe or Mn catalysts were adequate, and no mordenite crystallinity loss was observed. Contrary to the exchanged Fe or Mn based catalysts, those based on impregnated Fe or Mn oxides showed a important potential as catalysts in the CO oxidation with O2. Then, in the applied operational conditions the Ce-MOR/Fe10, Ce-MOR/Mn5, Ce-MOR/Mn10 e H-MOR/Mn5 catalysts were able to produce an effluent with CO content lower than 500 ppm, which is the allowed limit by the environmental regulations related with FCC units. In the presence of water steam the evaluated Fe or Mn catalysts presented activity loss that was recovered after the elimination of that interfering from the feed. Nevertheless, in the presence of SO2, the tested catalysts showed an irreversible and significantly activity loss. O craqueamento catalítico fluido (FCC) é uma das etapas mais importantes no refino de petróleo, sendo responsável pelo aumento do rendimento em frações leves, de maior valor agregado. Por outro lado, o FCC é responsável na refinaria por uma grande parcela das emissões de monóxido de carbono (CO), óxidos de nitrogênio (NOx) e óxidos de enxofre (SOx). O CO, em particular, na maioria das fontes poluidoras é eliminado via oxidação sobre catalisadores à base de metais nobres. Porém, o aumento na demanda desses metais e sua baixa disponibilidade criam um forte impacto no custo do processo, surgindo a necessidade de buscar catalisadores alternativos, com eficiência comparável e de menor custo. Assim, o objetivo deste trabalho foi preparar catalisadores à base de ferro ou manganês impregnados ou trocados em H-mordenita ou Ce-mordenita e avaliá-los entre 150 e 550 oC na oxidação de CO com oxigênio (O2), na ausência ou presença de compostos interferentes à reação como vapor de água e dióxido de enxofre (SO2). Os catalisadores foram caracterizados por espectroscopia de emissão atômica (ICP-OES), difração de raios X (DRX), espectroscopia de reflectância difusa (DRS-UV-VIS), redução com H2 à temperatura programada (RTP-H2) e espectroscopia Mössbauer (MOSS). Os resultados mostraram que os procedimentos de preparação dos catalisadores, trocados ou suportados, foram eficientes, não se observando perda de cristalinidade da mordenita. Os catalisadores com óxidos de Fe ou Mn suportados na mordenita apresentaram um importante potencial para serem utilizados como catalisadores na oxidação de CO com O2, contrário ao que ocorreu com cátions de Fe ou Mn em sítios de troca. Assim, nas condições operacionais utilizadas, os catalisadores Ce-MOR/Fe10, Ce-MOR/Mn5, Ce-MOR/Mn10 e H-MOR/Mn5 foram capazes de converter CO suficiente para produzir um efluente gasoso com teor menor que 500 ppm de CO, sendo essa a concentração limite permitida pela legislação que rege as emissões de unidades FCC. Os catalisadores impregnados com Fe e Mn, quando avaliados na presença de vapor de água e de SO2, ocorreu perda da atividade, a que foi recuperada somente no caso do vapor de água.