Cinetica

CAPÍTULO 1
Introducción

Capítulo 1: Introducción

Introducción
En este capítulo hablaremos primeramente sobre la forma de obtención industrial de
los xilenos y las características estructurales de diversas zeolitas. Luego nos referiremos a los
diferentes tipos de membranas y a su aplicación en reactores, para continuar con la
presentación del estado del arte en lo que se refiere a laaplicación de estos materiales a la
separación de xilenos. Finalmente, se plantearán los objetivos generales y específicos de esta
Tesis.
La preocupación por el medio ambiente y el ahorro de energía ha incentivado el
estudio de nuevas tecnologías de separación, ya que las operaciones convencionales suelen ser
costosas y demandar gran cantidad de energía. La producción de p-xileno es uno de losprocesos en los que se utiliza mucha energía en las etapas de separación y purificación. Es por
eso que, tanto organismos estatales, entre los que se cuenta el departamento de energía de
Estados Unidos, como empresas privadas como Amoco Chemical Company, apoyan la
investigación en el desarrollo de membranas microporosas para separar p-xileno de una
mezcla de compuestos de C8. Las tecnologíasmás comunes para llevar a cabo la purificación
de los isómeros es la separación de o-xileno por destilación y de m-xileno por cristalización o
adsorción siendo la principal desventaja de estos procesos el alto consumo energético. La
utilización de membranas para la separación de p-xileno podría tener gran impacto no sólo
económico sino también ambiental.
Existen muchos materiales parapreparar membranas microporosas que permiten
mecanismos de transporte (adsorción-difusión y tamizado molecular) que pueden lograr
separaciones efectivas. Entre estos materiales está la sílice, carbón microporoso, alúmina, etc.
Pero son las zeolitas los materiales microporosos que más esperanzas e interés despiertan en
la actualidad para ser conformadas como membranas, no sólo por su estructuraregular, sino
también por su resistencia química y su estabilidad térmica. Presentan además la ventaja de
poder ser modificadas por las técnicas habituales de deposición química y física: intercambio
iónico, impregnación, etc., lo que daría lugar a películas más selectivas para la separación de
mezclas. El creciente número de trabajos publicados concernientes a la síntesis y aplicaciones
demembranas de zeolitas pone de manifiesto el gran interés en este tipo de materiales [1, 2].
Es por esto que este tipo de tecnología se presenta como una de las áreas emergentes y de

2

Capítulo 1: Introducción

gran interés actual, siendo necesario el desarrollo de procesos de síntesis para la obtención de
membranas selectivas, de elevada permeabilidad y reproducibles.

1.1. Xilenos
1.1.1Propiedades y usos
El dimetilbenceno denominado comúnmente xileno o xilol es un hidrocarburo aromático
derivado del petróleo. Presenta de acuerdo a la ubicación de los dos grupos metilo tres
isómeros estructurales: para-xileno, meta-xileno y orto-xileno abreviados p-, m- y o-xileno,
respectivamente. La fórmula molecular es C8H10, más específicamente C6H4(CH3)2, con un
peso molecular de 106,16.En la Tabla 1.1 se presentan algunas propiedades físicas de estos
compuestos.
Industrialmente los xilenos son producidos a partir del petróleo, encontrándose dentro del
corte de naftas de entre 70 y 140 °C. Los isómeros se obtienen a partir del proceso de
reformado catalítico de naftas, de donde se derivan hacia la planta de isomerización.
Usualmente en la corriente de alimentación seencuentran también otros compuestos como
etilbenceno (EB), otro isómero C8H10. Comercialmente se trabaja en sistemas gaseosos
utilizando como gas de arrastre hidrógeno y la reacción se da a temperaturas de entre 350 y
450 °C y aproximadamente 7 atm. El proceso de isomerización es catalizado por ácidos tanto
en fase líquida como vapor, combinando etapas de separación y purificación de forma tal de...