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Abstract(s)
The octane improvement of gasoline without using additives is of great importance for the petrochemical industry, and for that the separation of pentane/hexane isomers by the degree of branching is an important target, because of the differences in the research octane number (RON) between di-branched>>mono-branched>>linear isomers. Because these alkanes have similar boiling points, the separation by distillation is very energy intensive and the separation by adsorption in porous solids appears to be an important efficient alternative.
Currently, metal-organic frameworks (MOFs) are receiving a lot of attention for very special and difficult separations. MOFs are metal clusters with organic molecules as ligands, offering a great potential to improve the affinity and separation of paraffinic adsorbates in its pores.
This work presents single component adsorption studies of all pentane and hexane isomers (n-hexane, 2-methylpentane, 3-methylpentane, 2,3-dimethylbutane, 2,2-dimethylbutane, n-pentane and iso-pentane) in MOF-α,β. For that, a breakthrough apparatus has been developed to measure adsorption isotherms at 373, 423 and 473 K and pressures up to 0.5 bar, using a frontal chromatography technique. From the data collected it was found the following hierarchical adsorption order: nC6>2MP>3MP>nC5>23MB>iC5>22DMB. The adsorption isotherms obtained experimentally were modelled through the Dual Site Langmuir isotherm (DSL) indicating that MOF-α,β contains two distinct active type of sites in its porous structure, giving rise to a promising adsorbent for separation of the isomers into classes of: linear > mono-branched > di-branched isomers, a result with a great importance for increasing the RON number of gasoline. This conclusion has been reached by the simulation of a fixed bed multicomponent experiment with all the hexane isomers using the extended DSL model for predicting multicomponent adsorption equilibria.
O aprimoramento de octanas da gasolina sem o uso de aditivos é de grande importância para a indústria petroquímica, sendo que a separação dos isômeros pentano / hexano pelo grau de ramificação é um alvo importante, devido às diferenças no número de octanas (RON) entre isômeros di-ramificados>>mono-ramificados>>lineares. Como esses alcanos têm pontos de ebulição semelhantes, a separação por destilação consome muita energia e a separação por adsorção em sólidos porosos parece ser uma alternativa eficiente e importante. Atualmente, a estrutura metal-orgânica (MOF) está recebendo muita atenção por separações muito especiais e difíceis. Os MOFs são aglomerados metálicos com moléculas orgânicas como ligantes, oferecendo um grande potencial para melhorar a afinidade e a separação das parafinas adsorvidas em seus poros. Este trabalho apresenta estudos de adsorção mono componente de todos os isômeros de pentano e hexano (n-hexano, 2-metilpentano, 3-metilpentano, 2,3-dimetilbutano, 2,2-dimetilbutano, n-pentano e isopentano) em MOF-α,β. Para isso, um aparelho inovador foi desenvolvido para medir isotermas de adsorção a 373, 423 e 473 K e pressões de até 0,5 bar, usando uma técnica de cromatografia frontal. A partir dos dados coletados, foi encontrada a seguinte ordem hierárquica de adsorção: C6> 2MP> 3MP> nC5> 23MB> iC5> 22DMB. As isotermas de adsorção obtidas experimentalmente foram modeladas por meio da isoterma de Langmuir de dois sítios (DSL), indicando que o MOF-α, β contém dois tipos distintos de sítios ativos em sua estrutura porosa, dando origem a um adsorvente promissor para a separação dos isômeros em classes de: isômeros lineares> mono-ramificados> di-ramificados, resultado de grande importância para o aumento do número RON de gasolina. Esta conclusão foi alcançada pela simulação de um experimento multicomponente de leito fixo com todos os isômeros hexanos, utilizando o modelo DSL estendido para prever o equilíbrio de adsorção multicomponente.
O aprimoramento de octanas da gasolina sem o uso de aditivos é de grande importância para a indústria petroquímica, sendo que a separação dos isômeros pentano / hexano pelo grau de ramificação é um alvo importante, devido às diferenças no número de octanas (RON) entre isômeros di-ramificados>>mono-ramificados>>lineares. Como esses alcanos têm pontos de ebulição semelhantes, a separação por destilação consome muita energia e a separação por adsorção em sólidos porosos parece ser uma alternativa eficiente e importante. Atualmente, a estrutura metal-orgânica (MOF) está recebendo muita atenção por separações muito especiais e difíceis. Os MOFs são aglomerados metálicos com moléculas orgânicas como ligantes, oferecendo um grande potencial para melhorar a afinidade e a separação das parafinas adsorvidas em seus poros. Este trabalho apresenta estudos de adsorção mono componente de todos os isômeros de pentano e hexano (n-hexano, 2-metilpentano, 3-metilpentano, 2,3-dimetilbutano, 2,2-dimetilbutano, n-pentano e isopentano) em MOF-α,β. Para isso, um aparelho inovador foi desenvolvido para medir isotermas de adsorção a 373, 423 e 473 K e pressões de até 0,5 bar, usando uma técnica de cromatografia frontal. A partir dos dados coletados, foi encontrada a seguinte ordem hierárquica de adsorção: C6> 2MP> 3MP> nC5> 23MB> iC5> 22DMB. As isotermas de adsorção obtidas experimentalmente foram modeladas por meio da isoterma de Langmuir de dois sítios (DSL), indicando que o MOF-α, β contém dois tipos distintos de sítios ativos em sua estrutura porosa, dando origem a um adsorvente promissor para a separação dos isômeros em classes de: isômeros lineares> mono-ramificados> di-ramificados, resultado de grande importância para o aumento do número RON de gasolina. Esta conclusão foi alcançada pela simulação de um experimento multicomponente de leito fixo com todos os isômeros hexanos, utilizando o modelo DSL estendido para prever o equilíbrio de adsorção multicomponente.
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Keywords
Pentane/hexane isomers