Catalizadores multimetálicos soportados en espinelas para obtención selectiva de olefinas a partir de parafinas livianas

Abstract

The more important light oleffins (C2 –C5) in petrochemical processes are ethylene, propylene and butenes. These compounds are produced in the industry mainly for thermal cracking of alcanes (ethane, propane, butane), but can be also produced by catalytic dehydrogenation of alcanes. This thesis includes the development of bimetallic and trimetallic catalysts supported on magnesium spinel to be used in the selective dehydrogenation of n-butane to butenes, and follows objectives: 1) Development of different synthesis methods of the magnesium spinel, and characterization of the synthesized materials. 2) Study of the influence of the different synthesized spinels on the catalytic properties of metallic phase of the catalysts employed in butane dehydrogenation. 3) Investigation of the effect of the following metals addition to Pt: first, Sn and Pb, second, In and Ga, on the properties of metallic phase and the catalytic performance in butane dehydrogenation of the different catalysts. 4) Study of the catalytic stability through essays of successive cycles of reaction-regeneration. The modifications of catalytic properties along the cycles of the different catalytic formulations essayed were observed. The characterization of the different supports and catalysts were carried out by different techniques: XRD, TGA, chemical analysis, BET isotherm, hydrogen chemisorption, SEM, acidity analysis, TPR, TEM, XPS and test reactions of metallic phase. Also, the catalysts were essayed in the n-butane dehydrogenation, both in flow and pulse equipments.

Las olefinas livianas (C2 – C5) más importantes en los procesos petroquímicos son el etileno, el propileno y los butenos. Estos productos son obtenidos industrialmente principalmente por craqueo de parafinas livianas (etano, propane, butano), pero pueden ser obtenidos por deshidrogenación catalítica directa de alcanos. En esta Tesis se estudian catalizadores catalizadores bi y trimetálicos soportados en espinela de magnesio para ser usados en el proceso de deshidrogenación selective de n-butano a butenos, con los siguientes objetivos: 1) Desarrollo de diferentes métodos de síntesis de espinela de magnesio y caracterización de los materiales obtenidos. 2) El estudio de la influencia de las distintas espinelas sintetizadas en las propiedades catalíticas de la fase metálica de los catalizadores usados en la deshidrogenación de n-butano. 3) La investigación del efecto de la adición de los siguientes metales al Pt: primero Sn y Pb, y segundo, In y Ga, en la performance catalítica de los distintos catalizadores en la deshidrogenación de n-butano. 4) El estudio de la estabilidad catalítica a través de experiencias de ciclos sucesivos de reacción-regeneración, observándose las modificaciones en las propiedades catalíticas a través de los ciclos de las diferentes formulaciones catalíticas ensayadas. La caracterización de soportes y de los diferentes catalizadores preparados se realizó a través de diferentes técnicas: DRX, TGA, análisis químicos, isoterma de BET, quimisorción de hidrógeno, SEM, análisis de acidez, TEM, RTP, XPS y reacciones sondas de la fase metálica. Además, los catalizadores fueron ensayados en reacción de deshidrogenación de n-butano en equipos de flujo continuo y de pulsos.