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Estudio del efecto del boro en la estructura de la zeolita beta en la
reacción de alquilación de benceno con 1-dodeceno.
C. Ceña-Lópeza, J. Peláezb, C. Márquez-Álvareza, M.J. Francob, J.J. Lázarob, E. Sastre a,*
a
Instituto de Catálisis y Petroleoquímica, ICP-CSIC, Madrid, España
CEPSA Centro de Investigación, Madrid, España
*E-mail: [email protected]
b
RESUMEN
En este trabajo se ha llevado a cabo la alquilación de benceno con 1-dodeceno, en fase líquida, en un
reactor tipo Parr a 120 °C y 20 bar de presión, empleando como catalizadores distintas zeolitas beta
modificadas mediante la sustitución, en distintas proporciones, de aluminio por boro en su estructura, con
el objetivo de estudiar la influencia de la variación de la acidez producida por la incorporación del boro en
el comportamiento catalítico de los materiales modificados.
Se ha observado que la incorporación creciente de boro en la zeolita beta altera, por una parte, las
propiedades texturales del material así como el tamaño de los cristales, generando cristales más grandes,
de menor superficie específica y menor mesoporosidad. Por otro lado, la acidez, cuantificada a partir de la
cantidad y fortaleza de los centros ácidos, presenta un valor óptimo para la reacción de alquilación para
contenidos de boro intermedios.
La actividad catalítica en la reacción de alquilación de benceno se ve favorecida cuando se emplean
catalizadores con un balance adecuado entre el número de centros y su fuerza ácida. El incremento de la
fortaleza ácida de los centros permite mejorar la actividad intrínseca compensando la disminución del
número total de centros ácidos del catalizador. De la misma forma, el incremento en la fortaleza ácida
modifica la selectividad de la reacción, favoreciendo la isomerización del 1-dodeceno, generando una
mayor proporción de los isómeros dodecil bencenos internos, en concreto los isómeros 4, 5 y 6- dodecil
benceno.
Palabras clave: Zeolita beta, boro, acidez, alquilación, alquilbencenos lineales.
ABSTRACT
In this work, the alkylation of benzene with 1-dodecene has been carried out in liquid phase with a Parr
reactor at 120 °C and 20 bar, using modified beta zeolites as catalysts. Aluminum in beta zeolite has been
partially substituted by boron in order to study the influence of the changes in acidity on the catalytic
performance of these materials.
We have observed that the incorporation of boron in the zeolite framework modifies not only the textural
properties but also the crystal size of the materials, generating larger crystals with lower surface and
mesoporosity as the boron incorporation increases. In addition, the acidity of the catalysts, measured from
the total amount of acid centers and their acid strength, displays an optimum value in reaction for
intermediate values of boron replacement.
The catalytic activity of the samples in the benzene alkylation is favored when the catalysts present an
optimum balance of number and acid strength. An increase in the acid strength of the catalytic centers
enhances the intrinsic activity of the zeolite compensating the decrease in the total number of centers. In
the same way, the increase in the acid strength of the acid centers modify the selectivity of the reaction
favoring the isomerization of the olefin chain, increasing the production of the inner linear alkyl benzenes,
especially 4, 5 and 6-dodecylbenzenes.
Keywords: Beta zeolite, boron, acidity, alkylation, linear alkyl benzenes.
1
1. Introducción.
Los denominados alquilbencenos lineales
(LAB) son una mezcla de isómeros obtenidos a
partir de la alquilación de benceno con monoolefinas C10-C-16 que se emplean como materia
prima en la elaboración de los sulfonatos de
alquilbencenos lineales (LAS), familia de
tensoactivos aniónicos ampliamente utilizada en
la formulación de detergentes domésticos e
industriales.
La producción de LAB ha experimentado
un crecimiento considerable en los últimos años
impulsada por el aumento en el consumo global
de surfactantes, así como por la implantación de
la tecnología más avanzada a nivel industrial
desarrollada por la Compañía Española de
Petróleos S.A.U. (Cepsa) junto con UOP
(tecnología DetalTM) [1].
En los últimos años se ha invertido un gran
esfuerzo en el desarrollo y mejora de diversos
catalizadores sólidos adecuados para la
obtención de LAB [2,3]. Entre ellos, las zeolitas
han demostrado ser los materiales más
prometedores y con mejores prestaciones debido
fundamentalmente a sus propiedades ácidas y su
elevada estabilidad térmica e hidrotérmica [4-9].
Dentro de este contexto, se ha dedicado
especial atención al estudio de zeolitas con
estructura abierta y con canales de tamaño
grande (anillos de 12 miembros o 12R), en
especial las que tienen topología de tipo
faujasita, mordenita y beta [10]. Estas zeolitas
son las que mejores prestaciones han
demostrado tener en cuanto a su resistencia a la
desactivación por coque y a la alta selectividad a
los distintos fenil-isómeros lineales que se
obtienen en la reacción.
Otro factor importante que determina las
propiedades catalíticas de estas zeolitas en la
reacción de alquilación es su acidez. Se conoce
que la sustitución, durante la síntesis o en
procesos post-síntesis, de parte del aluminio
(Al3+) de la estructura zeolítica por boro (B3+) en
distintas proporciones da lugar a catalizadores
con propiedades ácidas muy diferentes [11,14].
En base a todo lo expuesto anteriormente,
en el presente trabajo, se ha estudiado la
substitución parcial de aluminio por boro en
zeolitas beta de tamaño nanométrico mediante
síntesis y el efecto que tiene esa modificación
tanto en sus propiedades físico-químicas (textura,
morfología, acidez, etc.) como en su
comportamiento catalítico en la reacción de
alquilación de benceno con 1-dodeceno. El
XXV Congreso Iberoamericano de Catálisis
objetivo final del trabajo es tratar de
correlacionar las propiedades de los catalizadores
preparados tanto con la actividad catalítica como,
especialmente, con la selectividad hacia los
distintos isómeros de tipo alquilbenceno
producidos.
2. Experimental.
2.1. Síntesis de la zeolita boro beta
Para la síntesis de las distintas zeolitas de
tipo beta, de tamaño nanométrico, modificadas
con boro se ha mantenido, en todos los casos,
constante la relación molar Si/(Al+B) e igual a 15,
variando
las
proporciones
relativas
boro/aluminio. Como reactivos se han empleado
tetraetilortosilicato como fuente de silicio,
aluminio tri-sec-butóxido como fuente de
aluminio, ácido bórico como fuente de boro y el
hidróxido de trietilamonio (TEAOH), al 35 % en
peso, como agente director de estructura [1517].
La composición típica del gel de síntesis
utilizada ha sido:
xAl2O3: yB2O3: 30SiO2: 15TEAOH: 480 H2O
siendo, en todos los casos x+y=1.
En la Tabla 1 se definen todas las muestras
sintetizadas, así como los valores de x e y
empleados en cada caso.
Tabla 1. Descripciones
sintetizados.
Catalizador
BEA-16
BEA-16b10
BEA-16b20
BEA-16b40
BEA-16b60
BEA-16b90
BEA-16b100
de
los
x
1.0
0.9
0.8
0.6
0.4
0.1
0
catalizadores
y
0
0.1
0.2
0.4
0.6
0.9
1
En la síntesis de la muestra con 100 % de
boro (BEA-16b100) ha sido necesario el uso de
siembra con semillas de zeolita beta para poder
obtener la fase beta pura.
Los geles preparados se colocan en
autoclaves de acero provistos con funda interna
de teflón y se calientan en estufa convencional,
en estático. En todos los casos, la temperatura de
cristalización ha sido de 140 °C y el tiempo
requerido de síntesis 120 h. Tras la cristalización,
2
el sólido recogido se centrifuga y lava
repetidamente con agua.
Finalmente, las muestras son calcinadas en
aire a 550 °C durante 7 horas (catalizador-C).
2.2. Caracterización
Todas las muestras han sido caracterizadas
mediante difracción de Rayos X en un
difractómetro PANalytical X’Pert Pro, con el fin de
determinar la pureza y la cristalinidad de las
muestras. La composición química de los
catalizadores, previamente disgregados en un
horno microondas, se ha determinado por
espectroscopia de emisión de plasma de
acoplamiento inductivo (ICP-OES), empleando un
espectrómetro de emisión atómica Perkin-Elmer
Optima 3300DV. Las propiedades texturales de
las muestras se han analizado por adsorcióndesorción de nitrógeno, empleando un equipo
Micrometrics ASAP 2010. Tanto la acidez como la
fuerza ácida de los centros activos del catalizador
se han estudiado por Termodesorción
Programada de Amoniaco (TPD) en un equipo de
Quimisorción Micrometrics Autochem II 2920.
Finalmente, el tamaño de los cristales
sintetizados se determina mediante la técnica de
Dispersión de Luz Dinámica (DLS), en un
instrumento Zetasizer Nano Series con un rango
de medición entre 0.3 nm a 10.0 micras.
2.3. Reacción
La reacción de alquilación de benceno con
1-dodeceno se ha llevado a cabo en un autoclave
de tipo Parr a 20 bar de presión de nitrógeno y
120 °C y un 2% en peso de catalizador (en polvo).
En la Figura 1 se muestra el esquema del sistema
de reacción empleado para la alquilación.
Entrada agua
refrigeración
Manoreductor de N2
P
Salida agua
refrigeración
U-4
E-2
Depósito
reactivos
V-3
E-3
V-2
U-2
Salida
Bala
N2
Simbología
V-4
E-1 U-1 V-1
Reactor
Descripción
Recipiente de
almacenamiento gases
Simbología
Descripción
Espiga enchufe rápido
Unión reductora
Cilindro toma muestra
Válvula de bola tres vías
Autoclave
Válvula de retención
E-8
Válvula de bola
Figura 1. Representación gráfica del esquema de
reacción empleado.
XXV Congreso Iberoamericano de Catálisis
Todos los reactivos proceden de Sigma
Aldrich y se ha empleado undecano como patrón
interno y decano como diluyente. La evolución de
la reacción se sigue mediante cromatografía de
gases (equipo VARIAN 430-GC) analizando a
distintos tiempos la mezcla reaccionante.
3. Resultados y discusión
3.1. Caracterización de los catalizadores.
En la Tabla 2 se presentan los resultados de
la caracterización por análisis químico de la
composición de las muestras obtenidas. Se
observa que a medida que se aumenta la
cantidad de boro en el gel de síntesis disminuye
la cantidad de aluminio en la red del material
sintetizado, a la vez que aumenta el boro, y
aumenta también la relación Si/(Al+B) global de
la zeolitas con boro, lo que parece significar una
menor afinidad de la red por el boro que por
aluminio.
Tabla 2. Composición química (ICP) y tamaño de
cristal (DLS) y de los catalizadores obtenidos
Catalizador
Si/
Al
B
(Al+B) (%) (%)
BEA-16-C
9.9
4.5
BEA-16b10-C
9.0
4.4 0.01
BEA-16b20-C
10.8 3.6 0.06
BEA-16b40-C
11.5 2.6 0.38
BEA-16b60-C
12.2 1.4 0.79
BEA-16b90-C
13.2 0.7 0.98
BEA-16b100-C 15.8 0.2 0.98
Si Tamaño
(%)
(nm)
44.5
112
41.3
82
41.9
110
42.3
92
42.6
111
43.0
391
43.4
342
Cabe destacar la presencia de una pequeña
cantidad de aluminio en la muestra BEA-16b100,
que, probablemente procede del aluminio que
tienen las semillas de zeolita beta empleadas en
su síntesis.
Los resultados del análisis por DLS de las
zeolitas, presentados en la Tabla 2, muestran
que el tamaño de los cristales varía poco para las
muestras sintetizadas con cantidades de boro
hasta y=0.6, aumentando notablemente en las
dos muestras de mayor contenido en boro. Se
observa que este mayor tamaño de cristal se
corresponde con una menor área superficial,
menor volumen de poro y, proporcionalmente,
mayor volumen de microporo, como se puede
observar en la Tabla 3. También se observa que
las muestras con un contenido intermedio de
boro (y= 0.2, 0.4 y 0.6) presentan un volumen de
mesoporo algo mayor.
3
Tabla 3. Propiedades texturales de los catalizadores
obtenidos.
0.55
0.50
BEA-16-C
BEA-16b10-C
BEA-16b20-C
BEA-16b40-C
BEA-16b60-C
BEA-16b90-C
BEA-16b100-C
SBET
Vol. micro
(m2g-1) (m3g-1)
691
0.22
713
0.22
721
0.20
729
0.21
674
0.21
600
0.24
507
0.23
Vol. meso
(m3g-1)
0.55
0.55
0.67
0.65
0.61
0.29
0.06
Vol. total
(m3g-1)
0.76
0.76
0.88
0.87
0.82
0.54
0.31
señal TCD (a.u./g)
0.45
Catalizador
BEA-16
BEA-16b10
BEA-16b20
BEA-16b40
BEA-16b60
BEA-16b90
BEA-16b100
A)
0.40
0.35
0.30
0.25
0.20
0.15
0.10
0.05
0.00
150
200
250
300
350
400
450
500
550
XXV Congreso Iberoamericano de Catálisis
0.6
360
B)
NH3 Desorbido
0.5
350
340
0.4
330
0.3
320
310
0.2
300
0.1
Max. temperatura desorción
0.0
10
20
30
40
50
60
70
80
290
280
90 100
Máx. temperatura de desorción (ºC)
-1
La acidez de las muestras calcinadas
(medida por TPD de amoniaco) se presenta en la
Figura 2, donde se muestran los perfiles de
desorción de amoniaco de las distintas muestras
(Figura 2A) así como la variación, en función del
contenido de boro en el gel de síntesis de la
cantidad total de amoniaco adsorbida, que
determina el número total de centros ácidos, y
de la temperatura máxima de desorción,
relacionada con la fuerza ácida promedio de los
mismo (Figura 2B).
En primer lugar se observa que la muestra
que no contiene boro tiene un apreciablemente
mayor número de centros ácidos (mayor área
debajo de la curva) que las muestras con boro y,
además, presenta un perfil de desorción
claramente diferente, consistente en dos bandas
(una con el máximo a unos 270 °C y la segunda
alrededor de 370 °C), que pueden corresponder a
centros con fuerza ácida diferente. Las muestras
con boro, en todos los casos, presentan una única
envolvente con máximos de la temperatura de
desorción entre 290 y 350 °C. Cuando se
representa la variación del número de centros y
de la fuerza ácida de los mismos (máximo de la
temperatura de desorción) frente al contenido de
boro (Figura 2B), se observan dos máximos, uno
de adsorción de amoniaco para un porcentaje de
boro en la síntesis del 40% (BEA-16b40-C), lo que
implicaría una mayor cantidad de centros ácidos
en esa zeolita respecto al resto y por otro lado,
una mayor temperatura de desorción del
amoniaco para un porcentaje de boro en la
síntesis del 60% (BEA-16b60-C), que implicaría
una mayor fortaleza ácida de los mismos. Para
muestras con un alto contenido de boro, tanto
acidez, como fortaleza ácida de los centros
activos del catalizador disminuye drásticamente,
dada la baja acidez y electronegatividad del
enlace Si(OH)B respecto al enlace Si(OH)Al [18].
Cantidad adsorbida NH3 (mmol.g )
Temperatura (ºC)
Porcentaje de boro introducido en la síntesis (%)
Figura 2. Representación gráfica de la señal de TCD
obtenida frente a la temperatura (A) y de la cantidad
adsorbida de NH3, así como de la temperatura máxima
de desorción para las muestras sintetizadas (B).
3.2. Resultados catalíticos.
La actividad catalítica, medida como
conversión de 1-dodeceno, de las distintas
muestras sintetizadas se presenta en la Figura 3.
En primer lugar, se puede observar que las
muestras más activas son las que tienen mayor
número de centros activos (BEA-16 y BEA-16b40),
aunque también presenta alta actividad la
muestra BEA-16b60, que es la que tiene los
centros activos de mayor fuerza ácida.
En la reacción, para que tenga lugar la
alquilación del benceno es necesaria la
generación del carbocatión de la olefina
mediante su protonación en el centro ácido del
catalizador. Por consiguiente, en principio,
cuanto mayor sea el número de centros ácidos
del catalizador, mayor debería ser la conversión.
Sin embargo, hay otro factor que influye de
forma determinante en la reactividad catalítica, la
fortaleza ácida de esos centros activos.
4
dodecilbenenos son mayoritarios en las muestras
con centro ácidos más débiles. Probablemente, la
mayor fuerza de los centros ácidos del catalizador
favorece la isomerización de la olefina haciendo
que se formen en mayor proporción los isómeros
más internos.
100
BEA-16-C
70
60
50
40
BEA-16b40-C
BEA-16b60-C
BEA-16b10-C
BEA-16b20-C
30
20
0.8
0.7
0.6
0.5
0.4
0.3
0.2
0.1
Acidez muestras
0.0
10
20
30
40
50
60
70
80
90 100
Conversión C12 3h(%)
10
BEA-16b100-C
0
0
1
2
3
4
5
Tiempo de reacción (h)
Figura 3. Conversión frente al tiempo de reacción
para las muestras boro- beta sintetizadas.
Para que se pueda protonar la olefina y
formar el carbocatión, se requiere que el centro
ácido tenga una fuerza suficiente capaz de activar
la molécula. Es por ello, probablemente, por lo
que la muestra BEA-16b60-C, con un número de
centros similar a la muestra BEA-16b10-C
presenta una mayor conversión para tiempos de
reacción similares. En este sentido, se puede
concluir que los mejores catalizadores serán
aquellos que presenten un balance óptimo entre
el número de centros activos y su fuerza ácida,
que tiene que ser suficiente para poder activar la
olefina. En este sentido se podría explicar el
comportamiento de la muestra sin boro, que
aunque presenta un número de centros mucho
mayor que las de boro, una parte importante de
esos centros tienen menor fuerza ácida como se
observa a partir de los análisis de TPD de
amoniaco.
En el caso de las muestras con mayor
contenido de boro (BEA-16b90-C y BEA-16b100C) tampoco se puede descartar que haya un
efecto sobre la actividad catalítica debido a su
mayor tamaño de cristal. La baja acidez y ese
incremento en el tamaño de cristal deben ser los
factores que hacen que estas dos muestras
presenten una actividad mucho menor.
Este efecto combinado de acidez y
fortaleza ácida se observa también claramente en
la selectividad de los catalizadores hacia los
distintos isómeros alquilbencenos. Tal y como se
muestra en la Figura 4, se puede observar una
correlación entre la fuerza ácida de los centros y
la selectividad a los diferentes isómeros, de
forma que a medida que la fortaleza ácida
aumenta, se evidencia un incremento en la
proporción de los fenil-isómeros internos (4, 5 y
6-dodecilbenceno), mientras que el 2 y 3XXV Congreso Iberoamericano de Catálisis
Selectividad fenil-isómeros (% peso)
-1
Cantidad absorbida NH3 (mmol.g )
C12 Conversión (%)
80
50
BEA-16-C
BEA-16b10-C
BEA-16b20-C
BEA-16b40-C
BEA-16b60-C
45
40
35
30
25
20
15
10
5
0
2-LAB
3-LAB
4-LAB
5-LAB
6-LAB
Figura 4. Distribución de LAB para las muestras borobeta sintetizadas.
Asimismo, este efecto se evidencia al
representar la temperatura máxima de desorción
de amoniaco frente a las selectividades a los
distintos isómeros (Figuras 5, 6 y 7).
En estas Figuras se comprueba cómo la
selectividad hacia los isómeros 2 y 3- disminuye
al aumentar el máximo de la temperatura de
desorción del amoniaco, es decir para las
muestras que tienen los centros activos con
mayor fuerza ácida (Figuras 5 y 6), mientras que
para los isómeros 4, 5 y 6- la tendencia es
opuesta, aumenta su selectividad para las
zeolitas que tienen los centros con mayor fuerza
ácida, es decir, máximo de temperatura de
desorción mayor (Figura 7).
48
Selectividad 2-Dodecilbenceno (%)
90
46
44
42
40
2-Dodecilbenceno
38
36
290
300
310
320
330
340
350
Máx. Temperatura (ºC)
Figura 5. Selectividad a 2-LAB frente a máxima
temperatura de desorción para las muestras borobeta sintetizadas (XC12=80%).
5
3-Dodecilbenceno
21.5
21.0
20.5
20.0
19.5
19.0
290
300
310
320
330
340
350
Máx. Temperatura (ºC)
Figura 6. Selectividad a 3-LAB frente a máxima
temperatura de desorción para las muestras borobeta sintetizadas (XC12=80%).
Selectividad a fenil-isómeros (%)
12.0
Selectividad a diAlquil-Benceno (% peso)
Selectividad 3- Dodecilbenceno (%)
significativos de este grupo (dialquilbencenos)
frente a la conversión para los distintos
catalizadores probados.
En la Figura se puede observar cómo la
producción de este tipo de productos pesados se
reduce ligeramente para la muestra BEA-16b60,
que posee los centros de mayor fuerza ácida.
22.0
5.0
BEA-16-C
BEA-16b10-C
BEA-16b20-C
BEA-16b40-C
BEA-16b60-C
4.5
4.0
3.5
3.0
2.5
2.0
1.5
1.0
0.5
10
20
30
40
50
60
70
80
90 100
C12 Conversión (%)
4-Dodecilbenceno
11.5
Figura 8. Selectividad a productos pesados
(dialquilbencenos) para las distintas muestras de
zeolitas beta sintetizadas.
11.0
10.5
10.0
9.5
5-Dodecilbenceno
9.0
8.5
6-Dodecilbenceno
8.0
290
300
310
320
330
340
350
Máx. Temperatura (ºC)
Figura 7. Selectividad a 4, 5 y 6-LAB frente a máxima
temperatura de desorción para las muestras borobeta sintetizadas (XC12=80%).
A la vista de los resultados expuestos,
parece clara la necesidad de conseguir un
balance óptimo entre el número de centros
activos y su fuerza ácida para, manteniendo alta
la actividad catalítica, poder dirigir la selectividad
de la reacción hacia los productos deseados.
Por otra parte, también se ha observado
una cierta correlación entre la fuerza ácida de los
centros ácidos presentes en el catalizador y la
cantidad de productos pesados que se obtienen
en la reacción. Estos productos son
principalmente compuestos del benceno
dialquilados, productos de condensación de la
olefina alimentada (1-dodeceno en este caso) y
benceno alquilado con los productos de
dimerización del dodeceno. En la Figura 8 se
representa la variación de los productos más
XXV Congreso Iberoamericano de Catálisis
Estas variaciones observadas en la
selectividad, tanto a los distintos alquilbencenos
como a los productos más pesados, también
podrían tener una cierta correlación con las
propiedades texturales de las distintas muestras
(Tabla 3). Así, las muestras con mayor contenido
de boro, que son las que presentan una
ligeramente mayor mesoporosidad, son las que
producen mayor cantidad de los productos de
alquilación más voluminosos (isómeros internos).
Y en ese mismo sentido, esa mesoporosidad
puede hacer que los productos de reacción
difundan hacia el exterior más rápidamente y se
produzca menor cantidad de productos pesados
por reacciones consecutivas.
Finalmente, se ha realizado un estudio de
cómo se relaciona la desaparición de los isómeros
del dodeceno con la formación de los distintos
dodecilbencenos obtenidos. Para ello se han
identificado, mediante cromatografía de gases,
los distintos isómeros del 1-dodeceno que se
forman al comienzo de la reacción, y se han
agrupado en isómeros “externos” (el 2- y el 3dodeceno, isómeros 1) e “internos” (4-, 5- y 6dodeceno, isómeros 2) y se ha tratado de
correlacionar su desaparición con la aparición de
los distintos isómeros del dodecilbenceno
formado. En las Figuras 9 y 10 se ha representado
la variación de los isómeros del dodeceno,
agrupados de la forma mencionada, frente a las
6
de aparición de los distintos dodecilbencenos
agrupados también en “externos” (2- y 3dodecilbencenos, grupo 1) e “internos” (4-, 5- y
6-dodecilbencenos, grupo 2).
A partir de los resultados presentados en
las Figuras, se puede comprobar una relación
directa,
corroborando
lo
mencionado
anteriormente, entre la formación de los
distintos LAB y la desaparición de los
correspondientes isómeros del dodeceno para
cada uno de los catalizadores.
En ambas Figuras se verifica que las
zeolitas con centros ácidos de mayor fortaleza
(BEA-16b60 y BEA-16b40) son las que producen
mayor cantidad de isómeros del dodeceno en
posiciones 4-, 5- y 6- y dan lugar a mayor
cantidad de los dodecilbencenos internos,
mientras que las zeolitas con centros de menor
fuerza ácida producen más 2- y 3- dodeceno y,
por tanto más 2- 3-dodecilbenceno.
0.0025
0.0030
Dodecyl isomers
Fenil isomers
0.0025
0.0020
0.0020
0.0015
0.0015
0.0010
0.0005
0.0000
BEA-16-C
BEA-16b10-C
BEA-16b20-C
BEA-16b40-C
BEA-16b60-C
0.0010
0.0005
0.0000
Grupo 1: Dodecilbenceno (mol)
Isómeros 1 (mol)
0.0030
4. Conclusiones
Empleando zeolita de tipo beta con
diferentes grados de substitución de aluminio por
boro, se ha demostrado que es posible modificar
la selectividad de la reacción de alquilación de
benceno con 1-dodeceno, debido a la
modificación de la acidez –número y fuerza ácida
de los centros activos- que se produce en el
catalizador.
La máxima actividad catalítica se consigue
con un balance óptimo entre el número de
centros activos del catalizador y la fuerza ácida de
los mismos. Esto ocurre para las muestras con
contenidos intermedios de boro.
Asimismo, la fuerza ácida de los centros
activos determina el mecanismo de isomerización
del dodeceno, generando una mayor proporción
de los alquil fenilos lineales internos (4-, 5- y 6dodecilbenceno), más voluminosos, a medida
que aumenta la fortaleza de los centros ácidos.
En este mismo sentido, la producción de
productos pesados, de tipo dialquilbenceno,
también se ve desfavorecida al aumentar la
fuerza ácida de los centros activos del
catalizador, probablemente debido a la menor
producción de isómeros externos (2- y 3dodecilbencenos) que tiene lugar sobre estos
catalizadores.
5. Agradecimientos
15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 70 75 80
Conversion C12 (%)
Figura 9. Relación entre la desaparición de isómeros
del dodeceno (Isómeros 1) frente a la aparición de los
dodecilbencenos lineales del grupo 1.
0.0016
Isómeros 2 (mol)
0.0014
0.0012
0.0018
BEA-16-C
BEA-16b10-C
BEA-16b20-C
BEA-16b40-C
BEA-16b60-C
0.0016
0.0014
0.0012
0.0010
0.0010
0.0008
0.0008
0.0006
0.0006
0.0004
0.0004
0.0002
0.0000
Dodecyl isomers
Fenil isomers
0.0002
0.0000
Grupo 2: Dodecilbenceno (mol)
0.0018
15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 70 75 80
Conversion C12 (%)
Figura 10. Relación entre la desaparición de isómeros
del dodeceno (Isómeros 2) frente a la aparición de los
dodecil bencenos lineales del grupo 2.
XXV Congreso Iberoamericano de Catálisis
Los autores agradecen la financiación
recibida por un Proyecto cofinanciado por el
mecanismo financiero del Espacio Económico
Europeo (EEA-GRANTS), dentro del Programa de
Ciencia y Tecnología en Medio Ambiente y
Cambio Climático a través del CDTI (IDI20140104).
6. Referencias
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Pat. 2006/108883 A1; J.L. Almeida, J.L. Berna,
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XXV Congreso Iberoamericano de Catálisis
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