Thermally stable ion-exchange resins as catalysts for the liquid-phase dehydration of 1-pentanol to di-n-pentyl ether

Abstract

En este trabajo, se propone di-n-peintil éter (DNP) como un buen producto para la reformulación delos combustibles diesel por sus buenas propiedades, en especial un elevado número de cetano y buen comportamiento en frío. El DNPE se podría obtener mediante deshidratación de 1-pentanol en fase líquida utilizando resinas de intercambio iónico como catalizadores, en especial las resinas termoestables. Los experimentos se realizaron en un autoclave de 70 mL de volumen útil operado en discontinuo. El intervalo de temperaturas estudiado fue de 120 a 190ºC, y la presión se fijo en 16bar para trabajar en fase flíquida.

Primero se estudiaron las variables de operación (masa de catalizador, velocidad de agitación, efecto del diámetro de partícula) para encontrar las condiciones en las cuales no hay influencia del a transferencia de materia. Posteriormente se probaron 7 catalizadores comerciales con el objetivo de encontrar el apropiado para realizar un estudio cinético y evaluar el equilibrio termodinámico de la reacción.

De todos los catalizadores ensayados, la mayor conversión se consiguió con Amberlyst 70 (68%) a 190ºC, con una selectividad aceptable a esa temperatura. Se observó que la capacidad ácida jugaba un papel importante puesto que a una temperatura constante, a mayor capacidad ácida, mayor conversión y velocidad de reacción. Se utilizó la resina Amberlyst 70 para los estudios cinéticos y de equilibrio. Se estudió el equilibrio termodinámico de la deshidratación de 1-pentanol a DNPE y agua en el intervalo de temperaturas de 150 a 190ºC. Se vio que esta reacción es ligeramente exotérmica, con una entalpía de reacción de -6.5 Kj/mol si esta se considera constate en el intervalo de temperatura (-3.8 Kj/mol si no se considera constante). A partir de este valor se propone una entalpía de formación del DNPE de -423.9 Kj/mol (-421.1 Kj/mol si no se considera constante), y una entropía para el DNPE de 464.9 J(K mol) (476.