sintesis de acroleina
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Obtención a partir de glicerolTRANSCRIPT
INFLUENCIA DE LA NATURALEZA ÁCIDO – BÁSICA
DEL Ni/La2O3 EN LA DESCOMPOSICIÓN CATALÍTICA
DEL GLICEROL
D. Hernández, J. J. Fernández, F. Mondragón, D. López
IV Simposio SIU: Química Verde
Medellín - Colombia
10 y 11 de septiembre de 2012
2
R
O O
R
O
O
O
R
O
+ CH3 OHbase OHOH
OH
+ CH3 O
R
O
3 3
0
200
400
600
800
1000
1200
1400
1600
1800
2000
1992 1995 1999 2003 2005 2007 2009
Pro
du
cció
n m
un
dia
l (m
ile
s d
e t
on
/añ
o) biodiesel
otros
alcoholes grasos
saponificación
acidos grasos
Alta producción de glicerol
(10% biodiesel generado).
N. A. Toux, D. Ballerini, S. His, en Les Biocarburants, D. Ballerini, Ed. (IFP Publication, 2011), pp. 311-330.
http://www.afdc.energy.gov/afdc/data/
Glicerol y su relación con la industrial del biodiesel
3
Descomposición del glicerol
OH OH
OH
- H2O
OH O+
OH
H
H
Acetol
- H2 O
OH OH
O+
H H
CH+
OH
OH-H2O
-H2O
CH2
O
Acroleina
Acetaldehído + Formaldehído
Condensación
C (sólido)
Hidrocarburos + CO
Oxidación
CO2
CH3
O
OH
+ H3O+
K. Pathak, K. M. Reddy, N. N. Bakhshi, A. K. Dalai, Applied Catalysis A: General 372, 224 (2010).
Carácter ácido del catalizador = S acroleína
4
Objetivo de la investigación
LaNiO3
Ni/La2O3
Evaluar el efecto catalítico del Ni/La2O3, en la reacción de
descomposición del glicerol, relacionando su actividad
catalítica con la naturaleza del catalizador.
5
Ar
F
F
H2
vent
Reactor
Trampa agua/hielo
Bomba
HPLC
Vaporizador
GC
Catalizador: Ni/La2O3, La2O3, Al2O3
T vap: 290 ºC
T rxn: 400 ºC
Gas de reacción: Ar (20 mL/min)
Solución acuosa de glicerol al 50% (v/v)
Metodología experimental
Sln
Glicerol
M
S
6
Al2O3 La2O3 Ni/La2O3
Área BET (m2/g) 80 10 12
Número de sitios ácidos (µmoles NH3/g) 609 115 69
Número de sitios básicos (µmoles CO2/g) 289 511 342
Perfiles TPD CO2
Distribución de sitios básicos
Perfiles TPD NH3
Distribución de sitios ácidos
Caracterización de la naturaleza ácido-básica del
catalizador
Resultados
Ni/La2O3
La2O3
Al2O3
Ni/La2O3
La2O3
Al2O3
383ºC
343ºC 415ºC
142ºC 303ºC
7
Efecto de la naturaleza ácido-básica del catalizador
Resultados
Catalizador XL (%) Selectividad a productos en fase líquida (%)
Agua HA a 1,2 prop b Polim c Otros d
La2O3 97.2 10.3 59.6 7.9 18.5 3.7
Al2O3 97.5 16.8 30.9 4.2 46.5 1.6
Ni /La2O3 96.8 6.0 39.9 7.0 35.9 11.2
a Hidroxiacetona, b 1,2 propanodiol, c Polímeros del glicerol, d Otros: acetaldehído, acetona, acroleína, metanol,
etanol, ácido acético, ácido propanóico.
0
20
40
60
80
100
X glicerol X líquidos X materialcarbonoso
X gases
% C
onvers
ión
Al2O3
La2O3
Ni/La2O3
Al2O3
La2O3
Ni/La2O3
8
Resultados
+ A+
OH OH
O+
A H
H
OH OH
OH
+ B:
+ +
OH OH
OHOB
:A
+
+OH2
O+
O
H
A
HB
:
CH2O+ +B
:A
+
+OH2
+OH
A
+B H
+ A+
OH OH
OH
B:
+ +B HOH
A
+ CH3 OH
OH
CH3OH
O
B:
+A+
+OH2 +
O+
OH
OH
H
H
H
Catalizadores ácido-básicos (Al2O3) – Mecanismo
E2 a. Formación de la acroleína
b. Formación del acetol
c
9
Resultados
OH OH
OH
OH O
OH
+ H2
OH O
OH
H
+ B: OH
OH
O- + B H OH2 + B
:
+CH2
O
OH
H2
CH3
O
OH
Catalizadores fuertemente básicos (La2O3 -
Ni/La2O3) Mecanismo E1Cb
Formación de productos
livianos Níquel
Soporte básico Formación de acetol
Hidrogenólisis - Deshidratación - Hidrogenación
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Conclusiones
Alta conversión a
T=400ºC hacia
productos en fase
líquida, especialmente
acetol y 1,2 propanodiol
La ruta de deshidratación
del glicerol esta
directamente relacionada
con las propiedades
ácido básicas del
catalizador
Al2O3 E2
La2O3 E1Cb
E2: Acroleína
E1Cb: Acetol
• El níquel favorece el
craqueo C-C = formación
de productos livianos
• El soporte básico
favorece reacciones de
polimerización
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Agradecimientos
•Los autores agradecen al Ministerio de Agricultura y Desarrollo
Rural de Colombia (MADR) y a la Universidad de Antioquia por el
soporte financiero para desarrollar el proyecto “Valorización del
glicerol obtenido durante la producción del biodiesel”, código Nº
200D3347-498-C-013. Y al programa de sostenibilidad 2011-2012
de la Universidad de Antioquia.
•Diana Hernández agradece al Departamento de Ciencia,
Tecnología e Innovación Colombiano (COLCIENCIAS) por su beca
doctoral.
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