catalisis


Resumen
Palabras claves
Catalizador heterogéneo
Acetato de etilo
Resina sólida de intercambio iónico
Desplazamiento del equilibrio
Esterificación
Actualmente existen muchas estrategias de reacción para la producción de acetato de etilo, la más común y sencilla a nivel de laboratorio es la reacción de esterificación de etanol y ácido acético. La reacción sin catalizador suele sermuy lenta, por lo tanto se usa un catalizador preferiblemente heterogéneo, ya que los catalizadores homogéneos presentan una gran desventaja: su miscibilidad en el medio de reacción. Por esto, en la práctica se utilizó una resina sólida de intercambio iónico (Amberlist 15) la cual presenta grandes ventajas. Lo que permite evidenciar de forma experimental los temas de catálisis heterogénea,desplazamiento del equilibrio y una introducción al seguimiento de reacciones por cromatografía de gases (GC).







1. Introducción
El acetato de etilo conocido sistemáticamente como acetato de etanoato. Este líquido incoloro posee un olor característico dulce y se utiliza en colas, quitaesmaltes, descafeinado té, café y cigarrillos. El acetato de etilo se sintetiza en la industriaprincipalmente a través de la clásica reacción de esterificación de Fischer de etanol y ácido acético. Esta mezcla se convierte en el éster en aproximadamente el 65% de rendimiento a temperatura ambiente.
CH3CH2OH + CH3COOH ⇌ CH3COOCH2CH3 + H2O (1)
La reacción puede acelerarse mediante la catálisis acida y el equilibrio se puededesplazar hacia la derecha por la eliminación de agua. También se prepara en la industria el uso de la reacción de Tishchenko, mediante la combinación de dos equivalentes de acetaldehído en presencia de un catalizador de alcóxido:
2 CH3CHO → CH3COOCH2CH3 (2)
Cuando se habla de acelerar la reacción, se tienen en cuenta catalizadores homogéneos o heterogéneos. En este caso se prefiereel catalizador heterogéneo, ya que presenta ventajas tales como reducción en los problemas de corrosión, reducción en los costos de separación, reduce la contaminación en las corrientes de reciclo y de productos, la selectividad de la reacción es mucho mejor que usando catalizadores homogéneos. La resina de intercambio iónico de nombre “Amberlist 15”, la cual es una resina polímera macro-reticularfuertemente acida, ya que tiene ácidos sulfonicos en forma de esferas diminutas. Este posee una gran cantidad de iones de hidrogeno a lo largo de su estructura porosa, lo cual lo hace ideal para funcionar como catalizador heterogéneo (aunque también es utilizado como removedor de impurezas catiónicas) además la estructura de poros abiertos le da una estabilidad térmica, física y química ideal paraprocesos catalíticos. Sus usos más comunes son: alquilación, esterificación, e hidrólisis por condensación. Posee una resistencia a oxidantes (oxigeno, cloro, etc.) mayor a otras resinas.
Una ruta industrial especializada implica la deshidrogenación catalítica de etanol. Este método es menos rentable que la esterificación, pero se aplica un exceso de etanol en una planta química. Típicamente,la deshidrogenación se lleva a cabo con el cobre a una temperatura elevada pero por debajo de 250 ° C. El cobre puede haber aumentado su superficie mediante su ingreso en el cinc. Su superficie puede ser aumentada de nuevo por deposición sobre una zeolita, típicamente ZSM-5. Las huellas de tierras raras y metales alcalinos son beneficiosas para el proceso. Los subproductos de la deshidrogenaciónincluyen éter dietílico, que se cree que surgen principalmente debido a los sitios de aluminio en el catalizador, acetaldehído y sus productos aldol, ésteres superiores, y cetonas. Las separaciones de los subproductos se complican por el hecho de que el etanol forma un azeótropo con agua, como lo hace acetato de etilo con etanol y agua, y metil etil cetona (MEK, que forma a partir de 2-butanol)...