Síntesis de gama-butirolactona por hidrogenación selectiva de anhídrido maleico mediante catalizadores metálicos soportados

Abstract

En esta tesis se estudió el comportamiento de catalizadores metálicos soportados en la hidrogenación e hidrogenólisis de anhídrido maleico para obtener gama-butirolactona. La reacción se ensayó exclusivamente en fase gas, a presión atmosférica y un rango de temperaturas moderado (170-220 °C). Primero, se prepararon catalizadores de Platino, Paladio, Níquel, Cobalto y Cobre soportados sobre sílice, de los cuales se estableció que: el Platino y el Paladio resultaron ser muy hidrogenolíticos dando preferentemente ácido propiónico; el Níquel y el Cobalto resultaron en catalizadores formados por partículas grandes sobre los cuales se obtiene mayormente gama-butirolactona y en menor proporción ácido propiónico; el Cobre soportado en sílice presentó una marcada desactivación de la cual se realizó un estudio cinético. A continuación se prepararon catalizadores de níquel sobre diferentes soportes (gama-alúmina, sílice-alúmina y zeolita H-beta), hallándose que la sílice-alúmina es el soporte sobre el cual se obtiene una fase de Níquel activa y estable hacia la obtención de gama-butirolactona. Por último se consideró la influencia que tiene el agregado de Cobre o Cobalto sobre las propiedades hidrogenolíticas del Níquel soportado sobre sílice-alúmina. Se estableció así que la relación de metales elegida lleva, en algunos casos, a la formación de óxidos mixtos que por reducción darían aleaciones. De estos, los catalizadores de mayor proporción de Níquel fueron los que dieron los rendimientos en gama-butirolactona más altos de todo el trabajo: 85%. La concentración del segundo metal, Cobalto o Cobre, en estos catalizadores fue tan baja que se puede hablar de un efecto promotor estructural.

In this thesis was studied the behavior of metal supported catalysts in the hydrogenation and hydrogenolisys of maleic anhydride to obtain gamma-butyrolactone. The reaction was carried out in gas phase exclusively, at atmospheric pressure and mild temperature conditions (170-220 °C). First, Platinum, Palladium, Nickel, Cobalt and Copper silica supported catalysts were prepared, establishing that: Platinum and Palladium were very hydrogenolityc yielding propionic acid mostly; Nickel and Cobalt catalysts were formed by large particles over which gamma-butyrolactone was principally obtained and, in less proportion, propionic acid; silica supported Copper showed a marked deactivation resulting in a kinetic study thereof. Next, Nickel catalysts over different supports (gamma-alumina, silica-alumina and H-beta zeolite) were prepared, proving that silica-alumina was the support on which an active and stable nickel phase is achieved in order to obtain gamma-butyrolactone. At last, the addition of Copper or Cobalt and his influence in the hydrogenolityc properties of silica-alumina supported nickel was considered. It was established that, in some cases, the metallic relation adopted lead to the formation of mixed oxides that, by reduction, give rise to metal alloys. For these catalysts, the highest yields in gamma-butyrolactone of this thesis, 85%, were achieved with those with major proportions of Nickel. The concentration of the second metal, Cobalt or Copper, for these catalysts was as small as to talk about a structural promoter effect.