A busca por matérias-primas provenientes de fontes renováveis com o objetivo de diminuir a dependência do petróleo e responder a questões relacionadas à preservação do meio ambiente tem sido incentivada. Dentro deste contexto, o etanol é uma alternativa promissora para a obtenção de produtos petroquímicos, principalmente propeno e aromáticos como benzeno, tolueno e xilenos, através da conversão catalítica do etanol. O eteno é o principal produto primário desta reação e o intermediário para a formação de outras olefinas e aromáticos. Para a compreensão das rotas de transformação do etanol em hidrocarbonetos, torna-se essencial um estudo aprofundado da formação de olefinas e aromáticos a partir do eteno. Neste trabalho, foi estudada a influência das condições operacionais na conversão catalítica do eteno para obtenção de propeno e aromáticos. Para isso foi utilizada uma zeólita comercial HZSM-5 com razão molar SiO2/Al2O3 igual a 30. As reações foram conduzidas a pressão atmosférica, durante 4,5 h, variando-se a pressão parcial de eteno (0,12; 0,20 e 0,35 atm), a temperatura de reação (300, 400, 450 e 500 °C) e o tempo espacial (0,15; 0,20; 0,40 e 0,67 h) buscando identificar seus efeitos sobre a conversão de eteno e o rendimento aos produtos. O mecanismo proposto de formação das olefinas se baseia na formação de espécies carbeno a partir do eteno para a formação de propeno e a dimerização do eteno para a formação de butenos. Já sugere-se que na formação dos aromáticos a reação de desidrociclização seja favorecida frente a reação via transferência de hidrogênio. A maior formação de propeno foi obtida a altas temperaturas de reação, empregando-se valores baixos de tempo espacial () e de pressão parcial do eteno (p = 0,12 atm, = 0,15 h e T = 500 °C). Por outro lado, as condições ótimas para a formação de aromáticos foram p = 0,35 atm, = 0,20 h e T = 400 °C. A comparação do desempenho de zeólitas HZMS-5 com diferentes razões molares SiO2/Al2O3 (30, 80, 280) nas condições ótimas de formação de propeno e aromáticos mostrou que a HZSM-5 (280) não apresentou atividade para essa reação enquanto as demais amostras apresentaram conversões e rendimentos aos produtos diferentes como resultado da influência da acidez do material. As reações de longa duração foram realizadas durante 20 h para verificar a estabilidade do catalisador, bem como a variação no rendimento aos produtos. Observou-se uma queda no rendimento aos aromáticos, acompanhada de um aumento na quantidade de propeno formada fruto da desativação do catalisador. Para verificar a influência do vapor d água na desativação das zeólitas, a conversão de eteno e o rendimento aos produtos foram comparados ao alimentar água ao reator juntamente com eteno nas proporções de 36 e 18 %. O processo de desativação ocorre de forma mais intensa na presença de água, mas poucas alterações foram percebidas ao aumentar o teor de água no meio reacional
The search for renewable raw materials in order to reduce oil dependence and comply with environmental preservation issues has been encouraged. In this context, ethanol is a promising alternative for producing petrochemicals, especially propylene and aromatics such as benzene, toluene and xylenes, via ethanol catalytic conversion. The ethylene is the major primary product of this reaction and the intermediate for formation of other olefins and aromatics. For understanding the ethanol processing routes in hydrocarbons, a thorough study is essential to elucidate the formation of olefins and aromatics from ethylene. In this work, the influence of operating conditions in the catalytic conversion of ethylene into propylene and aromatics was investigated. A commercial HZSM-5 zeolite with SiO2/Al2O3 molar ratio equal to 30 was used as catalyst, and the reaction was conducted at atmospheric pressure for 4.5 h. The ethylene partial pressure (0.12, 0.20, 0.35 atm), reaction temperature (300, 400, 450, 500 °C) and contact time (0.15, 0.20, 0.40, 0.67 h) were varied to identify their effects on ethylene conversion and product yield. The proposed mechanism of olefin formation is based on carbene species formed from ethylene to produce propene and on ethylene dimerization to form butenes. For aromatic formation the dehydrocyclization reaction is favored over hydrogen transfer. The higher propylene formation was obtained at high reaction temperature, using low values of contact time and ethylene partial pressure (p = 0.12 atm, = 0.15 h, and T = 500 °C). Furthermore, the optimum conditions for the formation of aromatics are p = 0.35 atm, = 0.20 h, and T = 400 °C. At the optimal conditions to produce propylene and aromatics, the comparison of the performance of zeolites with different SiO2/Al2O3 molar ratio (30, 80, 280) revealed that HZSM-5 (280) zeolite was not catalytic active, while the others presented different conversion and yield due to the acidity of the materials. The long term reactions were performed for 20 h to verify catalyst stability, as well as product yields variation. The yield of aromatics decreased and in contrast the propylene yield increased as a result of zeolite deactivation. To investigate the influence of water in zeolite deactivation, ethylene conversion and product yield were compared when water was fed to the reactor with different concentrations (18 and 36 %). The presence of water intensified the deactivation process, but the increasing of water concentration did not promote significant changes
