Recuperação de vanádio por eletrorremediação de catalisadores desativados provenientes do processo de craqueamento catalítico fluidizado (FCC)

Abstract

Resumo: A eletrorremediação (ou remediação eletrocinética) é uma técnica utilizada para remover metais, compostos orgânicos e organometálicos de solos contaminados, cuja aplicação neste estudo foi adaptada para o tratamento de catalisador proveniente do processo FCC (Fluid Catalytic Cracking). Especificamente, o tratamento aplicado se concentrou na remoção de Vanádio, um metal proveniente do petróleo e um contaminante para o catalisador que afeta a sua eficiência, reduzindo a atividade do catalisador no craqueamento do petróleo durante o processo de refino. Neste estudo, utilizou-se um reator de leito fixo, que após alguns testes, foi modificado, tendo uma câmara catódica extra, acoplada ao reator por um conjunto contendo uma membrana de troca iônica. Como eletrodos, foram utilizados no, catodo, um eletrodo não comercial de chumbo (Pb) e, no anodo, um eletrodo comercial de Titânio recoberto com Irídio e Rutênio (Ti/Ru-Ir), conhecido pelo nome de Denora®. Inicialmente foi aplicado um potencial de 11V utilizando como eletrólitos, soluções de Ácido Sulfúrico 0,5 Mol.L^-1 e Citrato de Sódio 0,5 Mol.L^-1 e 1,0 Mol.L^-1. Com a modificação do reator, foram aplicados potenciais de 5 V, 11 V e 20 V. Os resultados foram analisados e concluiu-se que com o incremento da câmara catódica extra ao reator, os resultados obtidos foram melhores em termos de remoção de Vanádio e eficiência energética. O uso da câmara catódica dupla contribuiu para aumentar o sobrepotencial para as Reações de Redução de Hidrogênio (RRH) e Reações de Oxidação de Oxigênio (ROO), melhorando a eficiência do tratamento e ocasionando a equalização no sistema de remediação. O consumo energético calculado, baseando-se no montante removido de Vanádio para o sistema com câmara dupla, foi menor utilizando o potencial 5 V e11 V em relação ao sistema que utilizou a câmara simples. Palavras Chave: Eletrorremediação. Vanádio. Catalisador FCC.

Abstract: The electroremediation (or electrokinetic remediation) is a technique used to remove metal, organic and organometallic compounds from contaminated soils, the application of this study was adapted for the treatment of catalyst from the FCC process (Fluid Catalytic Cracking). Specifically, the treatment applied is concentrated in the removal of Vanadium, one metal from oil and a dopant for the catalyst affects its efficiency, reducing the activity of the catalyst in the cracking of petroleum during the refining process. In this study, we used a fixed bed reactor, after a few tests was modified with an extra cathodic chamber coupled to the reactor through an assembly comprising an ion exchange membrane. As electrodes were used in, cathode, a non-commercial electrode lead (Pb) and the anode, a commercial electrode of titanium coated with iridium and ruthenium (Ti / Ru-Ir), known as the Denora®. Initially a potential was applied 11V using as electrolytes, Sulfuric Acid 0.5 Mol L^-1 solution and Sodium Citrate 0.5 Mol.L^-1 and 1.0 Mol L^-1. With the reactor modification, they were applied potential of 5 V, 11 V and 20 V. The results were analyzed and it was found that with the increase of extra cathodic chamber to the reactor results, were better in terms of removal of vanadium and energy efficiency. The use of dual cathode chamber helped to increase the overpotential for the Hydrogen Reduction Reactions (HRR) and Oxygen Oxidation Reactions (OOR), improving the efficiency of treatment and causing equalization in the remediation system. The calculated energy consumption, based on the amount removed from Vanadium to the system with dual chamber was lower using the potential 5 V and 11 V on the system that used the single camera. Keywords: Electroremediation. Vanadium; Catalysts FCC Process.