Acoplamento não oxidativo de metano sobre metais suportados em solidos microporosos

A conversão catalítica de metano para combustível liquido ou outros produtos químicos é de grande interesse e muitas tentativas de utilização têm sido feitas para ativar metano em condições não oxidativas e convertê-lo em hidrocarbonetos grandes e compostos aromáticos. Neste trabalho, duas zeólitas H-ZMS-5 com razões Si/AI diferentes e uma zeólita H-Y foram impregnadas com 3% p/p de Mo e testadas na reação de acoplamento não oxidativo de metano. Análises de DRX e FTIR demonstraram que o Mo está bem disperso na superfície nos canais das zeólitas. A área superficial BET e o volume de poros apresentaram uma pequena redução após a impregnação. As reações foram feitas a 973 K. O catalisador Mo/H-Y só apresentou CO e H2 como produtos. O catalisador MO/H-ZSM-5 com a zeólita de menor razão Si/AI apresentou a maior conversão de metano e seletividade à benzeno quando a reação foi realizada em condição de baixa velocidade espacial de metano. A adição de 40% de H2 não favorece a formação de hidrocarbonetos C2 e aromáticos, enquanto a adição de apenas 10% resultou em um aumento na estabilidade da conversão de metano, especialmente para a zeólita com menor razão Si/AI. A adição de 20% de H2 resultou em menor conversão de metano e seletividade a benzeno quando comparada às reações sem adição de co-reagente e com 10% de co-reagente. Foram feitas também reações a 923 K e 1023 K para a determinação da energia de ativação. O catalisador 3Mo/H-ZSM-5 com menor razão Si/AI desativou completamente após 13 h de reação, enquanto o catalisador 3Mo/H-ZSM-5 com maior razão Si/AI desativou completamente após 9 h de reação. Este último foi regenerado por passagem de oxigênio à temperatura entre 723 e 823 K e testado novamente na reação de acoplamento não oxidativo de metano, apresentando valores de conversão de metano e seletividade à benzeno equivalentes aos observados na reação com o catalisador não regeneradoThe catalytic conversion of methane to liquid fuels or commodity chemicals is an attactive process that has received a great dela of attention recently. The conversion of methane under nonoxidative conditions results in longer chain hydrocarbons and aromatics compounds. In this work, two H-ZSM-5 zeolites with different Si/AI ratios and one H-Y zeolite were loaded with 3wt% Mo. They were used as catalysts in the reaction of nonoxidative coupling of methane. XRD and FTIR analysis showed that the molybdenum species are uniformly distributed on the surface in the channels of the zeolites. The BET surface area and the pore volume decreased slightly after impregnation with Mo. The reactions were carried out at 973 K. The only products for the Mo/H-Y smaples were CO and H2. The methane conversion and selectivity to benzene were higher for the Mo/H-ZSM-5 catalyst with lower Si/AI ratio and for lower methane space velocity. The nonoxidative coipling of methane reaction did not occur when 40% hydrogen were added to the methane feed stream. However, the methane conversion became stable and increase as 10% hydrogen were added to methane. This was true for the zeolite with lower Si/AI ratio. When 20% hydrogen were added to the methane feed stream, the methane conversion and selectivity to benzene were lower than when 10% hydrogen or no hydrogen were added to the feedstream. Reactions were carried out at 923 and 1023 K in order to determine the activation energy. The activation energy values were similar fo the reaction on the zeolites with different Si/AI ratios. The catalyst with lower Si/AI ratio deactivated after 13 h and the catalyst with higher Si/AI ratio deactivated after 9 h on stream. The catalyst with higher So/SI ratio was regenerated by flowing oxygen at temperatures between 723 and 823 K. After regeneration the catalyst had the same catalytic performance as the ?fresh? catalys