Estudio de la síntesis de acetato de butilo 1. Selección del catalizador

Study of the butyl acetate synthesis - 1. Catalyst selection

En este trabajo se realizó un estudio de selección, a escala de laboratorio, sobre ocho agentes catalíticos para la reacción de esterificación de ácido acético y butanol (siete resinas de intercambio catiónico y una matriz zeolitíca). Tomando en cuenta algunos parámetros fisicoquímicos, como los pretratamientos requeridos para la activación, la acidez, la resistencia térmica, el desempeño en reacción, etc, se encontró que las resinas de intercambio macroporosas son los catalizadores más eficientes específicamente la resina Lewatit K-2431.

INTRODUCCIÓN

La producción de ésteres es bien conocida desde hace tiempo y sus aplicaciones se han diversificado en los últimos años. En general. los ésteres se sintetizan en fase líquida con catalizadores ácidos homogéneos (Oleum, H₂SO₄, HCI, ácido p­Toluen-sulfónico, etc.) o heterogéneos (resinas de intercambio, zeolitas, etc.), a temperaturas moderadas (40 - 140°c), presión atmosférica y operación por lotes o semi-continua. En particular el acetato de n-butilo se usa como solvente de pinturas, en la industria de cosméticos y fragancias, etc . 

En el presente estudio se establece la viabilidad de utilizar resinas de intercambio catiónico, como catalizadores para esterificación, a través del seguimiento por cromatografía de gases de la reacción (en fase líquida) de ácido acético y n-butanol en un proceso por lotes. Los catalizadores usados en este estudio se escogieron tomando como base la literatura ya referenciada, y algunos disponibles en el mercado local. Así mismo, se realiza una comparación entre los catalizadores emplea­ dos, con base en sus características fisicoquímicas y su rendimiento en reacción.

Las resinas poliméricas sufren el fenómeno de hinchamiento; una porción del componente líquido se absorbe en la matriz porosa del sólido hasta alcanzar el equilibrio con la fase líquida. En una mezcla multicomponente, todas las sustancias se absorben en diferente grado: así, se produce una absorción selectiva. que resulta en una distribución de los componentes entre las dos fases. En el sistema reactivo que involucra la esterificación, se ha reconocido que el hinchamiento es fundamentalmente selectivo al agua, seguido en forma decreciente por el alcohol, el ácido y el éster.

En esta aplicación, el hinchamiento selectivo permite una relación de reactivos a sitios activos, muy diferente de la obtenida con catalizadores homogéneos: además. la composición del líquido dentro y fuera del sólido es. en general, bien distinta. Cuando la matriz es particularmente selectiva y, como en el caso de laesterificaci6n, tiende a remover uno de los productos de reacción, de la matriz sólida, la velocidad de la reacción inversa disminuye y se evitan reacciones secundarias, por lo que la conversión y la selectividad se ven mejoradas. El uso de resinas ácidas, como catalizador, ha sido ampliamente referenciado en eterificación y esterificación.