Hidrogenación selectiva de alquinos insaturados para la obtención de productos de química fina de alto valor agregado

Abstract

La importancia de la hidrogenación selectiva de dobles y triples enlaces carbono – carbono reside en que es una de las reacciones fundamentales para la síntesis de productos de Química Fina y de la industria química en general. En la presente tesis se realizó un estudio de las reacciones de hidrogenación parcial de 1-heptino y 3-hexino en fase líquida empleando catalizadores monometálicos y bimetálicos de tungsteno, níquel y paladio soportados en gama-alúmina. Las reacciones se llevaron a cabo en un reactor semicontínuo en las siguientes condiciones de reacción: temperaturas de reacción: 273- 323 K; presión de hidrógeno: 1,4- 2,4 bar y concentración inicial de alquino: 0,1-0,2 mol L-1. Los catalizadores fueron preparados mediante el método de impregnación por humedad incipiente y luego caracterizados mediante análisis químico, superficie específica y tamaño de poro, dispersión, difracción de rayos X (DRX), reducción a temperatura programada (RTP) y espectroscopía fotoelectrónica de rayos X (XPS). En la hidrogenación parcial de 1-heptino, el catalizador de paladio fue más activo y selectivo que el de níquel y tungsteno. Se realizó un estudio del modelado cinético y se obtuvo que para tungsteno y níquel existe una limitación cinética en la adsorción de hidrógeno que no se encuentra en el caso del paladio. En la hidrogenación parcial de 3-hexino, los catalizadores que contienen paladio fueron los más activos. La selectividad a productos se modificó muy poco con la temperatura y se determinó un esquema de tres reacciones en paralelo donde el 3-hexino se transforma principalmente en Z-3-hexino (mayor a 90%).

The importance of the selective hydrogenation of double and triple bonds carbon - carbon is that it is one of the fundamental reactions for the synthesis of fine chemical products and chemical industry in general. In this thesis, a study of the partial hydrogenation reactions of 1- heptyne and 3-hexyne in liquid phase was realized. Monometallic and bimetallic catalysts, containing tungsten, nickel and palladium supported on gamma-alumina, were using. The reactions were carried out in a semicontinuous reactor under the following reaction conditions: reaction temperature: 273 to 323 K, hydrogen pressure: 1.4 to 2.4 bar and alkyne initial concentration: 0.1 to 0, 2 mol L-1. The catalysts were prepared by the method of incipient wetness impregnation, and then characterized by chemical analysis, surface area and pore size dispersion X-ray diffraction (XRD), temperature programmed reduction (TPR) and X-ray photoelectron spectroscopy (XPS). In the partial hydrogenation of 1-heptyne, the palladium catalyst was more active and selective than nickel and tungsten. A study of kinetic modeling and obtained for tungsten and nickel that there is a limitation on the adsorption kinetics of hydrogen which is not in the case of palladium. In the partial hydrogenation of 3-hexyne, palladium-containing catalysts were the most active. The product selectivity changed very little with temperature and determined a three parallel reactions where 3-hexyne mainly transforms Z-3-hexyne (greater than 90%).