INVESTIGADORES
LICK Ileana Daniela
congresos y reuniones científicas
Título:
Regeneración de catalizadores de Ag/CaO-Al para la reacción de eliminación de ácido acético: caracterización fisicoquímica
Autor/es:
MAIA MONTAÑA; ELENA RODRIGUEZ-AGUADO; JUAN CECILIA; MÓNICA L. CASELLA; ENRIQUE RODRIGUEZ CASTELLÓN; ILEANA DANIELA LICK
Lugar:
Valencia
Reunión:
Congreso; SECAT 2021; 2021
Institución organizadora:
SECAT
Resumen:
Actualmente, en las refinerías se busca incorporar en la corriente de alimentacióna la destilación primaria entre un 5-10% de bioaceites provenientes de pirolisis. Estos bioaceites presentan algunas propiedades indeseadas como la alta acidez y el alto contenido de oxígeno.La alta acidez, que provoca corrosión en la torre de destilación, es aportada por ácidos carboxílicos de cadena corta,principalmente por el ácido acético. Resulta imprescindible mitigar laacidez en una etapa previa y a baja temperatura (150-200°C). En este trabajo se presentan resultados de actividad y regeneración de catalizadores de Ag/CaO-Al para la remoción de ácido acético en un medio no polar de n-decano.Los catalizadores de 20% p/p CaO soportados en -Al2O3(CaO-Al) se prepararon por la técnica deprecipitación de carbonatos en medio alcalino seguido de calcinación a 600°C por 2h. Estos materiales oxídicos se modificaron para la obtención desistemas metálicos basados en plata por la técnica deimpregnación a humedad incipiente. Para ello, se utilizaron dos niveles de concentración de plata, 1 y 10% p/p (1Ag/CaO-Al y 10Ag/CaO-Al). Los catalizadores se activaron mediante una reducción en H2 (g) a 500°C por 2 h para obtener la fase activa Ag(0).Los materiales frescos y usadosse caracterizaronpordiversas técnicas. Ambos catalizadorespresentan valores de superficie específica de 170 y 127 m2/g para los catalizadores 1Ag/CaO-Al y 10Ag/CaO-Al, respectivamente. Los resultados de XPSsugieren que la fase soportada de plata se encuentra preferentemente en el estado metálico. El análisis cuantitativo del contenido superficial de Ag arroja valores de 1,5 y 10,9 %p/p para las muestras 1Ag/CaO-Al y 10Ag/CaO-A respectivamente, las cuales son similares a las nominales. Mediante microscopía TEM se obtuvieron tamaños de partícula promedio de Ag(0)de 2,9 nm y 4,1 nm para los catalizadores 1Ag/CaO-Al y 10Ag/CaO-Al, respectivamente y segúnHR-STEM se evidenció que estas nanopartículas se encuentran dispersas sobre la superficie (Figura 1).Además, los diagramas de DRX sugieren la presencia de CaO en ambos catalizadores y la presencia de fases cristalinas de plata en la muestra de mayor carga metálica.Tabla 1-Reuso de catalizadores.Condiciones de reacción: t=2h, mcat=370mg, T=200°C, V=30mL 1%p/v CH3COOH en decanoCatalizadorReacción%CH3COOH eliminado1Ag/CaO-Al1er Ciclo94,42do Ciclo s/regenerar10,52do Ciclo reducido69,22do Ciclo calcinado-reducido85,83er Ciclo calcinado-reducido72,4Figura 1-Imágenes HR-STEM. Catalizadores: a) 1Ag/CaO-Al, b) 1Ag/CaO-Al usado,c) 1Ag/CaO-Al cal y d) 1Ag/CaO-Al redLa reacción de eliminación de ácido acético se llevó a cabo en un reactor batch a 2,8 kg/cm2 de presión, a 200°C y durante 2 h.En estas condiciones se alcanzó una eliminación del 94,4 y 97,5%para los catalizadores1Ag/CaO-Al y 10Ag/CaO-Al, respectivamente. Sin embargo, tal como se ha estudiado previamente, sobre la superficie catalítica se forman depósitos de compuestos carbonosos como acetatos y carbonatos que aumentan con el contenido de plata y la menor dispersión de la fase activa. Estos depósitos, evidenciados mediante DRX, TGA, STEM y XPS, generan una desactivación del catalizador (Tabla 1) y, por lo tanto, es necesario someterlo a tratamientos de regeneración antes de ser utilizado en un segundo ciclo. Un único tratamiento térmico enatmósfera reductora de H2(g)resulta ineficiente para lograr la regeneración. En cambio, eltratamiento resulta exitoso, al realizar un proceso de calcinación intermedio y posteriormente un tratamiento térmico reductor. El tratamiento en atmósfera oxidante permite eliminar un alto porcentaje de las fases carbonosas mientras que el tratamiento reductor posterior activa nuevamente las fases metálicas soportadas. En la Figura 1 se muestran los mapeos obtenidos en HR-STEM conforme avanza el proceso de regeneración, observándose los cambios en los cubrimientos de las nanopartículas de plata dispersa en la superficie del catalizador. Además, por XPSse observa en la muestra un aumento del contenido de carbono para el catalizador usado en reacción.Luego de la calcinación el contenido carbono disminuye, a expensas de una oxidación de la plata, y la reducción posterior conduce nuevamente a la obtención de un catalizador metálico y activo. Estos resultados constituyen un proceso catalítico heterogéneo prometedor en la integración de las refinerías actuales.