Evaluación de la actividad, selectividad a hidrocarburos aromáticos y estabilidad de la zeolita ZSM-11 en la transformación catalítica de residuos plásticos

MARÍA S. RENZINI; LILIANA B. PIERELLA; LAURA C. LERICI; GERARDO BALANGERO BOTTAZZI; MARIANO J. GARIGLIO

Mendoza, Argentina

Simposio; XVII SINAQO, Simposio Nacional de Química Orgánica; 2009

En el presente trabajo se estudia la estabilidad catalítica de la zeolita H-ZSM-11  en el proceso de degradación del polietileno de baja densidad (PEBD). La matriz ZSM-11 (estructura MEL) con relación Si/Al=17 fue obtenida por el método de cristalización hidrotérmica [1]. La expresión final H-ZSM-11 se obtuvo por intercambio iónico de la forma Na-zeolita con una solución de cloruro de amonio 1M a 80ºC y con agitación mecánica. Se realizaron once ciclos de craqueo catalítico de 20 min cada uno empleando un reactor tubular de vidrio que operó a presión atmosférica desde temperatura ambiente hasta 500°C. La relación másica de la mezcla física polímero/catalizador fue 2:1. Luego de cada ciclo catalítico el reactor fue enfriado a temperatura ambiente y se cargó nuevamente polímero fresco, de manera tal de mantener constante la relación LDPE/catalizador. El catalizador fresco y coqueado se caracterizo por diferentes técnicas fisicoquímicas: XRD, FTIR y análisis térmicos (TG-DSC). Las mezclas físicas LDPE/H-ZSM-11 (con catalizador fresco y usado) fueron analizadas por análisis térmicos TG-DSC. La zeolita exhibió una gran estabilidad en el transcurso de los once ciclos catalíticos, observándose que a partir del sexto ciclo se produjo una leve y progresiva disminución de los hidrocarburos gaseosos y un incremento de los hidrocarburos líquidos. La cantidad de coque acumulado al finalizar el onceavo experimento fue cercano al 20% p/p. En la Figura 1 se puede observar que los primeros ciclos exhiben altos rendimientos a C3-C4; mientras que en los últimos ciclos se produce una disminución de las fracciones C3-C4 y un incremento de los compuestos con mayor número de carbonos, principalmente las fracciones C5-C6, C7-C8 y C9-C10. La selectividad a hidrocarburos aromáticos (BTX) alcanzada en el último ciclo fue aproximadamente del 30% p/p. En los espectros de FTIR de piridina adsorbida al vacío sobre H-Zeolita (luego de once ensayos) a temperatura ambiente y desorbida a 250°C y 10-4 Torr se observa que el número de sitios ácidos de Bronsted existentes en el material catalítico disminuyó significativamente, mientras que la cantidad de sitios de Lewis prácticamente no fue modificada.