Kinetic analysis of 4,6‑dimethyldibenzothiophene hydrodesulfurization in the presence of nitrogen compounds

Autores

  • Matheus da Silva Campos Machado Universidade Federal do Rio de Janeiro Autor
  • Idia Gigante Nascimento Universidade Federal do Rio de Janeiro Autor
  • Matheus Dorneles de Mello Dow Chemicals Autor
  • Mônica Antunes Pereira da Silva Universidade Federal do Rio de Janeiro Autor

Palavras-chave:

Hidrodessulfurização, Hidrodesnitrogenação, 4,6-dimetildibenzotiofeno, NiMo, Langmuir-Hinshelwood

Resumo

A limitação do teor de enxofre em combustíveis, especialmente no diesel, é uma exigência ambiental crescente. Para atendê-la, as refinarias empregam a hidrodessulfurização profunda (HDS). Esse processo catalítico, que opera sob condições de média severidade, é necessário para a remoção dos compostos sulfurados mais refratários, como o 4,6‑dimetildibenzotiofeno (4,6‑DMDBT), além de inibidores, como os compostos nitrogenados. Nesse contexto, este trabalho propôs um modelo cinético de Langmuir-Hinshelwood para descrever as reações simultâneas de HDS do 4,6‑DMDBT e hidrodesnitrogenação da quinolina, considerando que compostos nitrogenados inibem a HDS e exigem condições operacionais mais severas. Os experimentos foram conduzidos em reator de leito fixo, utilizando NiMoP/γ‑Al2O3 como catalisador. O modelo cinético apresentou um bom ajuste, com coeficiente de determinação (R2) de 0,93 entre os valores experimentais e simulados. A energia de ativação para a rota de hidrogenação prévia do 4,6‑DMDBT foi estimada em 259,3 ± 16,0 kJ mol-1. Esse valor é superior ao obtido para a rota de dessulfurização direta (191,7 ± 10,7 kJ mol-1), um comportamento não observado na literatura na ausência de compostos nitrogenados.

Biografia do Autor

  • Matheus da Silva Campos Machado, Universidade Federal do Rio de Janeiro

    Graduado em Engenharia Química, com diploma CUM LAUDE, pela Universidade Federal do Rio de Janeiro (2024). Desenvolveu seu trabalho de conclusão de curso na área de catálise, com foco no processo de hidrodessulfurização do óleo diesel na presença de compostos nitrogenados. Atuou como bolsista do PRH-3.1/ANP, por meio do qual obteve especialização em Engenharia de Processos e Sistemas da Indústria do Petróleo (PSE). Em 2023, ingressou no mestrado em Engenharia de Processos Químicos e Bioquímicos, por meio do Programa de Integração Graduação/Pós-Graduação (PIGPQ), oferecido pela Escola de Química/Universidade Federal do Rio de Janeiro. Possui formação técnica em Química pelo Instituto Federal do Rio de Janeiro (2019). Ao longo de sua trajetória, adquiriu experiência em cinética química com ênfase em estimação de parâmetros, planejamento e execução de experimentos envolvendo unidades catalíticas, síntese orgânica, formulação e análise de óleos lubrificantes e seus aditivos.

  • Idia Gigante Nascimento, Universidade Federal do Rio de Janeiro

    Graduada em Engenharia Química, possui mestrado e doutorado em Ciências do Programa de Pós-Graduação em Engenharia de Processos Químicos e Bioquímicos da Universidade Federal do Rio de Janeiro. Sua pesquisa foi desenvolvida na área de modelagem cinética de reações de hidrotratamento utilizando leitos catalíticos em série. Possui experiência profissional em Gestão da Qualidade em uma Indústria Química e como Preceptora de estágio pela Faculdade Independente do Nordeste. Desde 2017, atua como pesquisadora em projetos de cinética e catálise com foco na área de petróleo e gás na Universidade Federal do Rio de Janeiro. Atualmente atua como pesquisadora no NUCAT (COPPE/UFR). Desenvolve atividades de planejamento, execução, síntese e caracterização de catalisadores, análise e interpretação de resultados de experimentos nas escalas de bancada e semipiloto.

  • Matheus Dorneles de Mello, Dow Chemicals

    Possui graduação em Engenharia Química pela Universidade Federal do Rio de Janeiro (2014). Obteve grau de Mestre em engenharia de processos quimicos e bioquimicos pela Universidade Federal do Rio de Janeiro (2014). Em 2020, defendeu sua tese de Doutorado em Engenharia Quimica pela Universidade de Minessota sob orientacao do professor Michael Tsapatsis. Tem experiencia na area de Quimica de Processos, Catalise, e Separações. O seu foco é no preparo, caracterização e avaliação de materiais. Atuou como pesquisador de pós-doutoramento no Brookhaven National Laboratory, especializando-se na caracterização da superfície de materiais através de técnicas de espectroscopia para catálise e separação. Atualmente, trabalha como pesquisador na empresa DOW Chemicals no setor de infraestrutura.

  • Mônica Antunes Pereira da Silva, Universidade Federal do Rio de Janeiro

    Mônica Antunes Pereira da Silva graduou-se em 1987 com diploma CUM LAUDE em engenharia química pela Escola de Química/UFRJ. Defendeu sua tese de mestrado em Engenharia Química pelo PEQ/COPPE-UFRJ em 1989. Defendeu sua tese de doutorado pela Université Claude Bernard Lyon I, em Lyon, França (1993). Atuou como bolsista recém doutora do CNPq entre 1994 e 1995. Em 1995 foi aprovada em concurso público como professora adjunta do Departamento de Engenharia Química, Escola de Química/UFRJ na área de cinética e termodinâmica. Leciona nos cursos de graduação da EQ/UFRJ as disciplinas obrigatórias de cinética química e reatores e laboratório de engenharia química e na pós-graduação atua no Programa de Engenharia de Processos Química e Bioquímicos da EQ/UFRJ ministrando as disciplinas de cinética química, cinética de reações heterogêneas, avaliação e caracterização de catalisadores. Nos últimos 5 anos vem desenvolvendo pesquisas nas áreas de hidrotratamento de derivados de petróleo, conversão de gás natural, conversão de etanol, oxidação de 5-hidroximetilfurfural, síntese de Fischer-Tropsch, com ênfase na preparação, caracterização e avaliação de catalisadores sólidos para esses processos. 

Referências

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Publicado

03-11-2025

Edição

v. 1 n. 1 (2025): 23ºCBCAT

Seção

Catálise em refino, petroquímica e química fina