Selective hydrogenolysis of glycerol on ruthenium catalysts supported on niobium, silica and alumina

Foram avaliados os catalisadores de Ru suportados em Nióbia, Sílica e Alumina na Hidrogenólise seletiva de Glicerol para a obtenção de propanodióis (1,2 e 1,3 - Propanodiol). O método de preparação utilizado para os três catalisadores foi o de impregnação úmida partindo-se de uma solução aquosa do sal precursor RuCl3.1,37H2O cuja porcentagem em peso do metal ativo foi de 2%. Os catalisadores foram caracterizados pelo método da Área Superficial Específica (método de B.E.T) e Microscopia Eletrônica de Varredura (M.E. V) com EDX. O maior valor de área superficial específica foi alcançado pelo catalisador de Ru/SiO2 seguido pelo catalisador de Ru/Al2O3, mas isto não foi o fator determinante para escolha do melhor sistema catalítico em termos de seletividade para o 1,2-propanodiol e conversão de substrato. A reação de hidrogenólise foi conduzida em um reator Parr, em atmosfera de H2 a qual foi avaliada ás temperaturas de 120°C, 140°C e 200°C, pressão de 50 bar, 0,75 g do catalisador e uma solução aquosa de glicerol de 0,2 g/mL, durante 6 h. Foram ainda realizados testes exploratórios variando a pressão (30 bar) e a quantidade de catalisador( 1,5 g), para avaliar a sua influência. Os resultados dos testes cinéticos mostraram que com os catalisadores utilizados ocorrem reações de degradação envolvendo a ruptura de ligações C-C e conseqüente formação de produtos tais como etilenoglicol, propanol, e outros em menores quantidades tais como metanol, etanol, e metanos que não puderam ser identificados pelas técnicas analíticas utilizadas neste trabalho. O melhor desempenho foi alcançado pelo sistema catalítico Ru/Al2O3(1,5 g) com 97% de seletividade para 1,2-propanodiol e conversão de substrato de 52% à temperatura de 120ºC e pressão de 50 bar de H2 em presença de uma resina de troca iônica (Amberlyst15). Isto pode estar associado à acidez do meio proporcionada pela combinação do suporte (Al2O3) e o aditivo utilizadoRu/SiO2, Ru/Nb2O5 and Ru/Al2O3 catalysts were applied to the hydrogenolysis of glycerol to propanediols( 1,2 and 1,3PD). They were prepared by wet impregnation with an aqueous solution containing RuCl3.1,37H2O. The Ruthenium catalysts were loading in the range of 0,2% wt supported on silica, niobium and alumin oxide and characterized by transmission electronic microscopy(TEM-EDX) and the BET method (N2 adsorption). The Ru/SiO2 catalyst showed the higher specific surface area. Moreover, the test activity revealed that it wasn´t the main factor to chose the best catalyst performance. Hydrogenolysis of glycerol was carried out in a high pressure Parr reactor. The standard procedure was as follows, the substrate, 100 mL 20wt% glycerol aqueous solution, and 0,75 g supported catalyst were used in every run. The reaction conditions were 120ºC, 140ºC and 200ºC, 50 bar hydrogen pressure and 6 h reaction time. The effect of hydrogen pressure and the catalyst weight were studied at constant reaction temperature of 120ºC, and were varied to 30 bar and 1,5 g of catalyst respectively. The reaction results indicated that Ru/Al2O3 showed higher performance (with a 97% selectivity of 1,2 PD at 52% conversion ) at reaction temperature of 120ºC, 50 bar hydrogen pressure with the use of ion-exchange resin (Amberlyst15). This may be due to the acidity produced by combination of the support (Al2O3) and the additive used. The kinetic test results showed that catalysts used promoted degradation reactions involving C-C bonds cleavage, which led to degradative products such as ethylene glycol, propanol, and others in smaller quantities such as methanol, ethanol, and methane which were impossible to indentify by the analytical techniques used in this wor