Aplicación de la descomposición del 2-propanol como técnica de caracterización ácido-base de catalizadores CoMo para hidrotratamiento

Use of the 2-propanol decomposition as a technique for the characterization of the acid-base properties of hydrotreating CoMo catalysts

Con el propósito de implementar una técnica sencilla para medir propiedades ácido-base de sólidos se analizaron las propiedades ácido-base de catalizadores CoMo soportados sobre alúmino-silicatos amorfos (ASA) con diferentes relaciones atómicas Si/(Si+Al) y sobre alúmina modificada con B. Estas propiedades fueron determinadas usando la reacción de descomposición del 2-propanol. Los resultados obtenidos se compararon y validaron con pruebas de descomposición de isopropilamina y medidas con Infrarrojo de piridina adsorbida. Se observó buena reproducibilidad y alta sensibilidad de la reacción de deshidratación del 2-propanol ante los cambios y/o modificaciones de la superficie del catalizador. Se encontró que para los catalizadores CoMo soportados en ASA, la densidad, fuerza y número de sitios ácidos totales se incrementa cuando se aumenta la relación Si/(Si+Al); este incremento se atribuye al aumento en el número de sitios ácidos de Brönsted. Por otro lado, para los catalizadores CoMo modificados con B se observó aumento en la densidad y fuerza de sitios ácidos con el aumento en la cantidad de B. Los resultados de este trabajo permiten concluir que la selectividad de la reacción de descomposición de 2-propanol es sensible a las características ácido-base de catalizadores, y los resultados obtenidos con esta técnica son reproducibles y acordes con métodos más sofisticados y costosos como infrarrojo de piridina adsorbida.

Introducción

Las propiedades ácido-base de la superficie de los catalizadores sólidos determinan su estabilidad, selectividad y actividad, no sólo de aquellas reacciones típicas que se llevan a cabo en sitios ácido-base como craqueo, isomerización, alquilación, etc., sino también en reacciones de oxidación-reducción e hidrotratamiento (HDT) que de acuerdo a sus requerimientos se favorecen por la presencia de determinado tipo de sitios ácidos o básicos (sitios ácidos o básicos, muy fuertes o débiles).

Una caracterización completa de las propiedades ácido-base de un sólido requiere la determinación de la densidad, naturaleza (Brönsted o Lewis) y fuerza de los sitios ácidos y/o básicos. Para realizar esta caracterización existen métodos como: (1) pruebas de  adsorción  selectiva de moléculas sonda, (2) titulación usando indicadores, y (3) desempeño catalítico utilizando reacciones modelo. Éstos se diferencian en los principios químicos y físicos en los que se fundamentan. El primer grupo está basado en técnicas fisicoquímicas tales como infrarrojo (IR) o espectroscopía UV-visible, calorimetría y termodesorción, permitiendo distinguir y cuantificar los sitios ácidos (Lewis o Brönsted) y básicos. Para estas pruebas se ha usado piridina, isopropilamina  (sitios  Brönsted)  y  2,6-dimetil piridina para los sitios ácidos y CO₂ para los sitios básicos, entre otras. Estos métodos requieren equipos especializados y/o sistemas de vacio exclusivamente dedicados a ellos que suelen ser muy costosos.