Deshidratación de alcoholes pentílicos sobre alumino-silicatos mesoporosos.

Abstract

En el presente trabajo se estudió la deshidratación de alcoholes pentílicos sobre alumino-silicatos mesoporosos MM-1 desarrollados por PDVSAINTEVEP, con la finalidad de evaluar la potencialidad de estos materiales hacia la producción de dimerizados de olefinas C5=. Se prepararon materiales mesoporosos con diferentes relaciones molares Si/Al (70,40, 20, 10, 5), a partir de la impregnación de una sal de aluminio sobre el sustrato silíceo mesoporoso. Los catalizadores se caracterizaron a través de las técnicas de: Fluorescencia de rayos X para la composición química, Difracción de rayos X (DRX), Adsorción volumétrica de nitrógeno para determinar las propiedades de textura porosa, y Adsorción-desorción de piridina seguida por espectroscopia infrarroja para las propiedades de acidez. Se examinó la actividad catalítica de los catalizadores en la reacción de deshidratación del 3-metil-1-butanol y el 3-metil-2-butanol. Estas pruebas se efectuaron en un reactor de vidrio a 250ºC, 1 atm y 16h-1, los productos resultantes fueron analizados por cromatografía de gases y espectrometría de masa. Se variaron condiciones de operación tales como: temperatura (200ºC – 300ºC) y velocidad espacial (8h-1- 32h-1), con el fin de determinar el efecto de estos parámetros sobre el desempeño catalítico de los catalizadores estudiados. Se observa que la incorporación de aluminio no altera la estructura de los canales mesoporosos. Sin embargo, la superficie específica va disminuyendo en la medida que se coloca más aluminio en la superficie. Para una relación molar Si/Al de 70 el aluminio probablemente se encuentra como especies aisladas de tetraedros de aluminio rodeados de cuatro tetraedros de silicio. Por debajo de relaciones molares Si/Al de 40 el aluminio se ubica formando capas discontinuas sobre el sustrato silíceo y como tetraedros aislados, ambas regiones parecieran ser causantes de la acidez fuerte en la superficie. En cualquier caso los dominios alumináceos coexisten con regiones silíceas. Cuando se estudia la deshidratación del alcohol 3-metil-1-butanol, a 250ºC y 1atm, no se evidencia la formación de dímeros para relaciones molares Si/Al de 70 y 40, posiblemente por una fuerte retención de los productos de oligomerización en la superficie. La detección de dímeros se verifica para relaciones molares Si/Al de 20, 10 y 5 y el mayor rendimiento se ubica entre relaciones molares comprendidas entre 20 y 10. La formación de dímeros se ve favorecida a altas temperaturas y bajas velocidades espaciales. La reacción se encuentra lejos del equilibrio termodinámico. Esta reactividad fue examinada a una sílice-alúmina de relación molar Si/Al de 20 preparada por coprecipitación de geles, las conversiones alcanzadas fueron más bajas que las obtenidas utilizando el Al-MM-1(20). Las pruebas catalíticas demuestran que la reacción de deshidratación del 3-metil- 1-butanol permite examinar la potencialidad de los alumino-silicatos mesoporosos para la producción de dimerizados de olefinas C5=. Los resultados con el 3-metil-2- butanol y con el 1-penteno indican que la potenciliadad de los alumino-silicatos mesoporosos depende de la corriente olefínica que se utilizando.