Estudio de la desactivación catalítica de carbón activado empleado en la deshidrogenación oxidativa del etilbenceno a estireno

JORGE DE CELIS; ANA LEA CUKIERMAN; NORMA AMADEO

Mar del Plata

Congreso; Congreso Argentino de Ingenieria Quimica; 2010

La deshidrogenación oxidativa de etilbenceno es un proceso alternativo promisorio para la producción de estireno, ya que no está limitada por el equilibrio y puede llevarse a cabo a menores temperaturas. Se ha encontrado que los carbones activados pueden emplearse como catalizadores en esta reacción. Sin embargo, un aspecto que aún requiere mayor estudio concierne a la disminución de la actividad catalítica de los mismos, que generalmente se produce con el transcurso de la reacción. En este contexto, el objetivo del presente trabajo es estudiar la desactivación catalítica de un carbón activado, desarrollado a partir de aserrín de vinal, mediante activación química, en la deshidrogenación oxidativa de etilbenceno. La performance catalítica del carbón activado en la reacción se evalúa en un reactor de lecho fijo, en condiciones pre-establecidas de control químico, a 350C y para fracciones molares de O2 y EB de 1% y tiempo de residencia de 0.001 g.min/ml. Se procedió a detener la reacción a distintos tiempos para, posteriormente, llevar a cabo la caracterización fisicoquímica de las muestras usadas. Se encontró que el carbón activado * A quien debe enviarse toda la correspondencia VI Congreso Argentino de Ingeniería Química - CAIQ2010 AAIQ, Asociación Argentina de Ingenieros Químicos desarrollado presentaba una importante actividad catalítica en los primeros minutos de reacción, para luego disminuir con el tiempo, no alcanzando la estabilidad en las condiciones operativas utilizadas. El análisis elemental de las muestras de carbón activado usadas en la reacción, permitió evidenciar una acentuada disminución de la relación C/O y pérdida de masa en la etapa inicial de la reacción, indicando que la gasificación del carbón sería preponderante. Además, el contenido total de los grupos funcionales oxigenados superficiales disminuyó, con el transcurso de la reacción, debido, particularmente, a la reducción de los grupos carbonilos y carboxílicos. En cambio, el contenido de los grupos lactonas y fenoles aumentó durante la reacción, resultando dicho contenido superior al de la muestra original. La marcada disminución en la conversión de etilbenceno y el rendimiento a estireno resultó consistente con la importante reducción en el contenido de grupos carbonilos, los que constituirían los sitios activos responsables de la reacción. También, se determinó una reducción pronunciada del área BET y del volumen total de poros, probablemente debido a la deposición de productos de condensación oxidativa. La formación de estos productos en la superficie del carbón, no sólo bloquearían los poros más pequeños, sino que también incrementarían la reactividad del sólido a la oxidación total por la acción del oxígeno presente, que conduciría al consumo del carbón activado. La desactivación del carbón se intensificó al aumentar la concentración de oxígeno empleada en la reacción. La formación de productos de condensación oxidativa que bloquearían parcialmente la estructura porosa y la gasificación del carbón con la consecuente pérdida de sitios activos serían responsables de la performance catalítica observada.