Hidrogenación selectiva de alquinos para la purificación de corrientes olefínicas con catalizadores metálicos soportados

Abstract

En la presente tesis se estudió la influencia de los factores que ayudan a controlar y mejorar las propiedades catalíticas de actividad/selectividad de los catalizadores en la reacción de hidrogenación selectiva de alquinos terminales presentes en corrientes olefínicas (mezclas de alquenos/alquinos); buscando alternativas frente a los catalizadores comerciales, los cuales presentan desventajas ambientales, económicas y operacionales. Se estudió la performance de diversos catalizadores monometálicos a base de Pd, Ni, Ag y Bimetálicos de Pd-Ni. Estos fueron preparados a través de la técnica de impregnación por humedad incipiente usando diferentes soportes: Alúmina, Alúmina modificada con Mg, Carbonato de Calcio y Carbón Activado. Los sólidos empleados fueron caracterizados por ICP, TPD-Piridina, TPR-H2, DRX, TEM y XPS. Los catalizadores se evaluaron específicamente en la reacción de purificación de 1-penteno (mezcla de 1-pentino/1-penteno) y en hidrogenación selectiva de alquinos puros. A modo de comparación se usó el catalizador comercial de Lindlar bajo idénticas condiciones de operación. Los catalizadores monometálicos de Pd mostraron los mejores resultados en cuanto a actividad y selectividad para las reacciones estudiadas. Mientras que se observó una elevada selectividad ≥ 90% para los catalizadores sintetizados en comparación con el catalizador de Lindlar. Estos resultados concuerdan con las buenas propiedades microscópicas de los catalizadores sintetizados como: la presencia de nanopartículas, buena dispersión y diferentes especies superficiales. El estudio muestra que varios catalizadores sintetizados pueden ser catalizadores alternativos al Lindlar, además las condiciones de reacción empleadas fueron suaves o favorables (T: 30°C y p: 1,5 atm) importantes para su aplicación en la industria.

In this thesis the influence of the factors that help to control and improve the catalytic properties of activity/selectivity of the catalysts in the selective hydrogenation reaction of terminal alkynes present in olefinic streams (alkene / alkyne mixtures) was studied; searching for alternatives to commercial catalysts, which present environmental, economic and operational disadvantages. The performance of various monometallic catalysts based on Pd, Ni, Ag and Bimetallic Pd-Ni was studied. These were prepared through the technique of impregnation by incipient wetness impregnation using different supports: Alumina, Alumina modified with Mg, Calcium Carbonate and Activated Carbon. The solids used were characterized by ICP, TPD-Pyridine, TPR-H2, DRX, TEM and XPS. The catalysts were specifically evaluated in the 1-pentene purification reaction (1-pentine / 1-pentene mixture) and in selective hydrogenation of pure alkynes. By comparison, the Lindlar commercial catalyst was used under identical operating conditions. The monometallic catalysts of Pd showed the best results in terms of activity and selectivity for the reactions studied. While, high selectivity ≥ 90% was observed for the catalysts synthesized compared to the Lindlar catalyst. These results agree with the good microscopic properties of the synthesized catalysts such as: nanoparticles, good dispersion and different surface species. The study shows that several synthesized catalysts can be alternative catalysts to Lindlar, in addition the reaction conditions used were mild or favorable (T: 30 ° C and p: 1.5 atm) important for application in the industry.