Dialnet-InfluenciaDelSoporteSobreLaActividadCataliticaDelP-4902931
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INGENIERIA QUIMICA
Influencia del soportesobre la actividad
cataltica delpaladio en la oxidacinselectiva del etanolLuis Carballo Surez, Alvaro Gmez Pea, Gerardo Rodrguez Nio
Profesores Universidad Nacional
RESUMEN
Aqu se reporta la comparacin de los resultadosobtenidos en cuanto a las diferencias en selec-tividades y conversiones de etanol hacia cido ac-tico y acetato de etilo, utilizando catalizadores depaladio metlico (0.5% en peso) soportados en alfa-almina y carbn activado. Se pudo observar que elcatalizador de paladio sobre alfa-almina presentmayores conversiones del etanol alimentado hacia elcido actico y por consiguiente mayor selectividadhacia ste producto, que el de paladio soportadosobre carbn activado, el cual mostr una mayor
. selectividad hacia el acetato de etilo.
INTRODUCCION
El presente trabajo hace parte ~e los desarrollos quese han loqrado por medio del programa deALCOLQUIMICAfinanciadoporCOLCIENCIAS-UNI-VERSIDAD NACIONAL.
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La transformacin del etanol hacia acetaldehdo,cido actico y acetato de etilo por oxidacin selec-tiva fue estudiada con diferentes tipos de catalizadoresheterogneos, (1-4) encontrndose que los mejorescatalizadores para la obtencin de cido actico yacetato de etilo eran los de paladio metlico sopor-tados sobre alfa-almina y carbn activado.Se puede destacar el efecto del soporte sobre laactividad del paladio para las reacciones considera-das:
CH3CH20H+ 1/2 O2 ---+ CH3CHO + H20CH3CH20H +O2 ---+ CH3COOH + H20CH3CH20H + CH3COOH ---+ CH3COOC2Hs + H20
Este estudio corresponde a la primera etapa para eldesarrollo de catalizadores a nivel industrial quepermitan la obtencin de cido actico y acetato deetilo a partir de etanol en un solo paso. Actualmente
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INGENIERIA QU/MICA
este proceso en la industria mundial se realiza en doso ms pasos, lo que se traduce en un mayor costo deoperacin y de inversin. Adems se plantea un mejoraprovechamiento del etanol, que se obtiene de pro-ductos agrcolas abundantes en nuestro medio comola caa de azcar, banano, yuca, papa, etc., paragenerar productos qumicos orgnicos que actual-mente se importan por la industria nacional por noexistir suficiente produccin interna.
PARTE EXPERIMENTAL
La preparacin de los catalizadores se llev a cabomediante impregnacin total de los soportes, alfa-almina y carbn activado, con soluciones de clorurode paladio. Enseguida se secaron, calcinaron yfinalmente se redujeron en una corriente de hidrge-no durante cinco horas a 150C.
El cloruro de paladio se adicion en tal cantidad quepermitiera la obtencin de una composicin final del
paladio del orden de 0.5% en peso del catalizador.Para la evaluacin de los catalizadores y la obtencinde la cintica intrnseca se utiliz un reactor diferen-cial, que se muestra en la figura 1. Para el anlisis ycuantificacin de los productos se empleo uncromatgrafodegases, HEWLETT PACKARD5890,utilizando como relleno de las columnas PORAPAKQ y TAMIZ MOLECULAR.
El estudio de la actividad cataltica se realiz em-pleando una relacin molar oxgeno/etanol de 1.2 enel alimento, a temperaturas entre 150-300C en elreactor y con una relacin W/F = 30 g. cat/gmol/hr.
RESULTADOS
En las Tablas 1 y 2 se presentan los resultadosobtenidos con los catalizadores antes mencionadosa las condiciones establecidas.
r--- -- - TermocuplaIIIII
Controladores Ide temperatura I
TT-"~il ~ 1II @r-- 'CM ReACTORI II I
IIII
Mezclador
Nitr6genoAire
VaporizadorCondensador
FIGURA 1. Equipo de reaccin.
Ingeniera e Investigacin 63
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INGENIERIA QUIMICA
TABLA No. 1. Resultados de evaluacin catalticapara el catalizador de Pd soportado en carbn acti-vado.
Catalizador Temperatura oC
0.5%Pd/Carbn 150 200 250 300
Conversin de etanol 53.4 79.4 89.4 91.9Selectividad a acetaldehido 73.2 60.0 50.2 73.2Selectividad a cido actico 1.5 6.0 10.8 8.0Selectividad a acetato de etilo13.5 25.9 23.2 8.7
caractersticas bsicas, y no a la diferencia en reao tamao de poro existente entre los dos soportes.
La produccin de cido actico se ve favorecidacuando el paladio se soporta sobre ex-almina, yaque esta reaccin necesita de un soporte bsico y nocido. Adems el soporte debe poseer una baja reasuperficial y un poro grande, caractersticas quepresenta laex-alminapero no el carbn activado.
Con los resultados obtenidos, a nivel de reactordiferencial, se hace factible desarrollar estoscatalizadores para producir cido actico y acetato
Tabla No. 2. Resultados de evaluacin cataltica de etilo a partir de etanol en un solo paso a nivelpara el catalizador de Pd soportado en alfa-almina. industrial.
Catalizador Temperetura=O
0.5% Pd/ex-almina 150 200 250 300
Conversin de etanol 28.8 55.6 88.7 98.5Selectividad a acetaldehido 75.0 68.4 58.5 51.3Selectividad a cido actico 14.3 14.4 20.9 23.9Selectividad a acetato de etilo 3.9 3.5 1.4 0.6
CONCLUSIONES
Para los dos soportes evaluados la reaccin quepresenta mejores resultados es la obtencin deacetaldehido a partir de etanol, mostrando activida-des similares, lo cual indica que cualquiera de estosdos soportes se puede utilizar en esta reaccin yadems que la reaccin es fcil de llevar a cabo.
La obtencin de acetato de etilo a partir de etanol seve favorecida con el paladio soportado sobre carbnactivado; lo anterior se debe a la acidez de dichosoporte, ya que la=valmina utilizada presentaba
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BIBL/OGRAFIA
1. CARL, H., Fenimore, E. Process for the manufac-ture of acetic acid. United States patent. 1911.315.
2. HSU, S. H., Ruether,J. Kineticsofthe liquid - phaseoxidation of ethanol by oxygen over a palladium-alumina catalyst. Ind. Eng. Chem. Proc. Des.Dev. V 17 No. 4524-527, 1978.
3. KUNUGI, K., Yanagisawa, A. Gas phase oxidativeesterification reaction of various alcohols overmetallic palladium catalyst. Hongo, Bunkyo-Ku, Japan. V. 12 2271-2275, 1972.
4. NAGAI, M., Gonzales, R. Oxidation of ethanol andacetaldehyde on silica-supported platinumcatalysts: preparative and pretreatment effectson catalyst selectivity. Ind. Eng. Chem. Prod.Res. Dev. V 24 525-531, 1985.