Estudio de la oxidación selectiva de butano a anhídroido maleico en reactores de membrana

Abstract

El uso de membranas inorgánicas en reactores catalíticos proporciona nuevas oportunidades desde el punto de vista de la Ingeniería de Reactores, lo que ha hecho los reactores de membrana hayan sido ampliamente estudiados en los útlimos años. Dentro de este campo el interés de la presente investigación se ha centrado en el uso y modelado de un reactor de membrana inerte actuando ésta como distribuidora del oxígeno, para la reacción de oxidación selectiva de butano a anhídrido maleico. El trabajo se ha desarrollado dentro del marco de un proyecto europeo del que formaban parte varios centros de investigación y dos empresas. Para desarrollar el trabajo se utilizaron dos catalizadores distintos del tipo VPO, que fueron preparados por Du Pont y Haldor Topsoe. Este tipo de catalizadores son los que se utilizan industrialmente y han sido caracterizados por las técnicas habituales como, XRD, BET, HTREM, 31 PNMR y técnicas de oxidación-reducción utilizando pulsos de reactantes. Las membranas fueron preparadas en el laboratorio, mediante técnicas sol-gel, por impregnación con soles de y-Al2O3 o SiO2, hasta obtener el flujo de permeación deseado. Además se impregnaron con sales alcalinas, Na2CO3 y Li2CO3, con objeto de reducir su acidez. Las membranas fueron caracterizadas por medidas de permeación, microscopio electrónico de barrido SEM, porosimetría de mercurio y área BET. Se ha realizado un estudio cinético de la reacción sobre el catalizador VPO, discriminando entre varios modelos cinéticos. Los resultados de este estudio se han utilizado en la simulación del reactor de membrana para dos configuraciones diferentes. Inicialmente se desarrolló un modelo unidimensional más sencillo para posteriormente pasar a un modelo bidimensional con dispersión radial, que resultó necesario para la simulación de los efectos observados. El estudio experimental del reactor de membrana se centró en la influencia de las v