Esterificación ácido Oléico CSTR


Esterificación de Ácido Oleico
Jefferson Ramírez – Juan Pablo Novoa - Daniel Felipe Quintero - Andrés Felipe Cadena
Proyecto de Ingeniería de Reacciones Químicas, departamento de Ingeniería Química, facultad de ingeniería, Universidad de los Andes, Mayo de 2011.

1. Cinética de La Reacción
Antes de Realizar el análisis pertinente de la Esterificación, se debe entender que sucede en lafabricación de Biodiesel a partir de ácidos carboxílicos de cadena larga:
La reacción de esterificación de cualquier ácido carboxílico sigue la siguiente forma:

Los ésteres se obtienen por reacción de ácidos carboxílicos y alcoholes en presencia de ácidos minerales; En este caso, La reacción se realiza en exceso de alcohol para desplazar los equilibrios a la derecha, también es necesarioretirar el agua, ya que es perjudicial puesto que hidroliza el éster formado.
Esta reacción sigue un mecanismo que se inicia con la protonación del grupo carbonilo del ácido carboxílico, lo que provoca un aumento de la electrofilia de este grupo. A continuación, el metanol ataca al grupo carbonilo protonado para formar un intermedio tetraédrico, que rápidamente, mediante un proceso de intercambioprotónico forma un nuevo intermedio tetraédrico que contiene un excelente grupo saliente: el agua. La regeneración del grupo carbonilo provoca la expulsión de agua y la formación del éster protonado. Finalmente, el intercambio protónico con una molécula de agua regenera el catalizador ácido.
Esterificación sobre catalizadores ácidos solidos
La reacción de esterificación de Ácido Oleico con Metanolse lleva a cabo sobre un lecho fluidizado o resina catiónica que contiene ácido sulfúrico, estas resinas catiónicas se caracterizan por ser reutilizables dentro del proceso, y por ayudar a reducir los procesos de separación y purificación del biodiesel . La función de estas resinas es empacar el catalizador (Ácido Sulfúrico o grupos sulfónicos) para que los reactivos puedan encontrar sitiosactivos sin que el catalizador esté involucrado con el flujo y posterior tratamiento de los productos, es decir que la reacción se lleve a cabo de forma heterogénea. En este caso la resina que se va a utilizo fue la resina Catiónica Amberlyst 15.

Resina Catiónica Amberlyst 15
Es una resina Polimérica macromolecular la cual es de carácter ácido y principalmente funciona con grupos funcionalessulfónicos (-HSO3), está compuesta por copolimeros de estireno divinilbenceno reticulado. Su estructura continua de poro abierto le da una gran estabilidad, térmica, física y química, por lo cual es de gran aplicación en la industria de la síntesis de productos. Por otra parte, también cuenta con una gran resistencia a oxidantes fueres como el cloro, oxígeno y cromaros, por esta razón es elegida porencima de otras resinas comerciales.
A continuación se destacan las características más importantes de esta resina:
Estructura: Macroporosa.
Tipo: Acida.
Grupo Funcional: -SO3H
Diámetro poro: 250 Armstrong
Área Superficial: 45 m2/g
Capacidad de intercambio: 4,7 meqSO3H/g

Esta resina tiene una estructura esférica la cual permite mayor contacto sobre los sitios activos y mayor acceso alinterior de la resina (Efectos de Absorción):


Los Grupos sulfónicos de esta resina funcionan como grupo extractor de hidrógenos para dar comienzo al mecanismo de la reacción:

Desarrollo de la cinética de reacción
Para realizar el análisis de la cinética de reacción de la esterificación de Ácido Oleico se va a tomar como base un trabajo realizado anteriormente. No se llevaron a caboprocedimientos experimentales propios debido a limitaciones de tiempo y disponibilidad de material.
El trabajo en cual se basó este análisis fue realizado en la Universidad de Nápoles Federico II, este trabajo fue realizado R. Tesser, L. Casale, D. Verde, M. Di Serio, E. Santacesaria, en el cual estudio la reacción de esterificación del Ácido Oleico con Metanol usando como catalizador resinas...