Estudio de la influencia de las condiciones de preparación de catalizadores Pt-Cu/H-zeolita, Pt-Ru/Hzeolita, en la reacción de conversión de acetona

Abstract

La selección apropiada de una zeolita y su tratamiento permite preparar catalizadores altamente selectivos para la obtención de un compuesto orgánico dado, como por ejemplo la Metilisobutilcetona (MIBK). Esta sustancia es una de las cetonas más importantes a nivel industrial y es obtenida a partir de la acetona en (3) etapas sucesivas, las cuales hacen de él un proceso costoso por la gran inversión en equipos, y además acarrea el uso de compuestos inorgánicos altamente contaminantes. La utilización de catalizadores bifuncionales del tipo Metal/Zeolita permite obtener la MIBK en una sola etapa aparente, lo que conlleva a procesos más limpios y mejora la actividad, selectividad y la estabilidad. Industrialmente, la MIBK es utilizada como solvente en la fabricación de tintas, barnices y lacas. En el presente trabajo se estudia la influencia de la estructura del soporte así como del método de preparación de los catalizadores en su comportamiento catalítico en la transformación de acetona bajo condiciones estándar. En ese sentido, se utilizaron los soportes HZSM5 (Si/AI:20) y HY (Si/AI:3), sobre los cuales se introdujo Pt-Cu y Pt-Ru, en condiciones tales que condujeran a la obtención de los siguientes catalizadores: 0,5%Pt-0,125%Cu/HZSM5; 0,5%Pt- 0,125%Cu/HY; 0,5%Pt-0,2%Ru/HZSM5 y 0,5%Pt-0,2%Ru/HY. Dichos catalizadores fueron preparados mediante el método de intercambio-impregnación, introduciendo la fase metálica de manera simultánea, así como de manera consecutiva. Estos sólidos una vez calcinados y reducidos en atmósfera de aire seco e hidrógeno respectivamente, fueron usados en la transformación de acetona en un reactor dinámico a presión atmosférica, 160 °C, PAc/PH2=3 y un WHSV= variable. Con la finalidad de evaluar las propiedades catalíticas de los diferentes sólidos fueron realizadas las reacciones modelo de Hidrogenación de tolueno e Hidrocraqueo de n-heptano. Igualmente los soportes y catalizadores fueron caracterizados mediante las técnicas de Difracción de Rayos-X, Adsorción Física de Nitrógeno, Análisis Químico Elemental, Espectroscopia Fotoelectrónica de Rayos-X (XPS), Resonancia Paramagnética Electrónica (RPE) y Microscopía Electrónica de Transmisión (MET). Adicionalmente, fue estudiado sobre ambos soportes la naturaleza del coque formado, lo cual se realizó mediante las técnicas de acoplamiento Cromatografía de Gases – Espectrometría de Masas (GCMS). Mediante las pruebas de caracterización y las pruebas catalíticas fueron evaluados los sólidos preparados, seleccionándose el catalizador 0,5%Pt-0,125%Cu/HZSM5 preparado por el método simultáneo, como el catalizador ideal dado que presenta una alta selectividad hacia el producto de interés (MIBK), lo cual sugiere la presencia de interacciones de naturaleza electrónica entre ambos metales soportados sobre la zeolita, mejorando así su comportamiento catalítico. Finalmente, se propone estudiar en trabajos posteriores el sistema Pt-Ru/HZSM-5, así como el Ru-Cu/HZSM-5, lo que pudiera permitir evidenciar la naturaleza de los cambios a nivel de actividad, estabilidad y selectividad.