Hydrogenolysis of sorbitol with catalysts of ruthenium: influence of reaction conditions and preparation of solids on the glycols production

Com foco na sustentabilidade alinhada à obtenção de produtos de maior valor agregado, as indústrias químicas vêm investindo em pesquisas que viabilizem o processamento de matérias primas renováveis. Em particular, o sorbitol é um poliálcool proveniente da glicose, que pode ser convertido a etileno glicol e propileno glicol, derivados químicos de forte demanda industrial. Nesse contexto, o presente trabalho tem por objetivo estudar os efeitos dos suportes SiO2 kieselguhr, γ-Al2O3 e carvão ativado, assim como do método de impregnação, sobre o desempenho de catalisadores de Ru, destinados à hidrogenólise do sorbitol. Para tanto, catalisadores com uma fração mássica de 5 % de metal foram preparados através de impregnação incipiente ou úmida, a partir do precursor RuCl3.xH2O. Os sólidos preparados por impregnação incipiente foram submetidos a uma redução direta a 473 K (200 °C), sob fluxo de H2. A impregnação úmida foi realizada a 273 K (0 ºC), utilizando-se formaldeído como agente redutor. Suportes e catalisadores foram caracterizados através de técnicas para determinação da distribuição granulométrica, de titulação potenciométrica, adsorção de N2, porosimetria de Hg, microscopia eletrônica de varredura e redução à temperatura programada. Os desempenhos dos catalisadores foram avaliados na reação de hidrogenólise do sorbitol, conduzida em reatores trifásicos do tipo "slurry" e "trickle-bed". Durante os testes catalíticos, a temperatura e a pressão de H2 nos reatores foram mantidas constantes, entre 473 e 573 K (200 e 300 ºC) e entre 5 e 7 MPa (50 e 70 atm), respectivamente. Os resultados revelam que os catalisadores de Ru suportados em carvão ativado apresentam melhores desempenhos que aqueles suportados em SiO2 ou Al2O3. Maiores rendimentos de etileno glicol e propileno glicol são obtidos quando o catalisador de Ru/C é preparado por impregnação úmida.Focusing on sustainability aligned to obtain products with higher added value, the chemical industries are investing in research that enables the processing of renewable raw materials. In particular, sorbitol is a polyalcohol derived from the glucose, which can be converted to ethylene glycol and propylene glycol, commodity chemical of strong industrial demand. In this context, the present work aims to study the supports effects SiO2 kieselguhr, γ-Al2O3 and activated carbon as well as the impregnation method on the performance of Ru catalysts for the hydrogenolysis of sorbitol. For this purpose, catalysts with a total fraction of 5 %wt. of metal were prepared by incipient or wet impregnation from the RuCl3.xH2O precursor. The solids prepared by incipient impregnation underwent direct reduction at 473 K (200 ° C) under flow H2. The wet impregnation was conducted at 273 K (0 ° C) using formaldehyde as reducing agent. Supports and catalysts were characterized by techniques for determination of particle size distribution, potentiometric titration, N2 adsorption, Hg porosimetry, scanning electron microscopy and temperature programmed reduction. The performances of the catalysts were evaluated though the sorbitol hydrogenolysis reaction, conducted in three phase reactors such as "slurry" and "trickle-bed". During the catalytic tests the temperature and H2 pressure in the reactors were kept constant between 473 and 573 K (200 to 300 ° C) and between 5 and 7 MPa (50 to 70 atm), respectively. The results indicate that the Ru catalysts supported on activated carbon have better performance than those supported on SiO2 or Al2O3. Higher yields of ethylene glycol and propylene glycol are obtained when the catalyst Ru/C is prepared by wet impregnation