SINTESIS DE MATERIALES ALPO Y ZEOLITAS MODIFICADAS CON APLICACION EN LA REACCION DE METANOL A AROMATICOS LIGEROS (MTA)

Abstract

Primeramente, en el presente trabajo se estudió el efecto de la incorporación de zinc en diferentes zeolitas de canales de 10 miembros (ZSM-5, TNU-9 y MCM-22) y en la zeolita MCM-68 con canales de 12 miembros para la conversión de metanol a hidrocarburos (MTH) específicamente en la formación de aromáticos (MTA) y obtener una alta selectividad a la fracción BTX (benceno, tolueno y xilenos). Se estudió la correlación del método de incorporación de zinc y las propiedades ácidas de las zeolitas con la actividad catalítica. Las propiedades físico-químicas de las zeolitas se estudiaron mediante XRD, adsorción-desorción de N2, desorción programada a temperatura de NH3, NMR de 27Al, 29Si y 31P, TGA, TEM y SEM. Se realizó la incorporación de Zn en zeolitas por dos métodos; intercambio iónico y zinc directamente en el gel de síntesis. En el primer método las zeolitas ácidas se intercambiaron usando una solución acuosa de sal de zinc, en el segundo método la sal precursora se coloca en el gel de síntesis antes del tratamiento hidrotérmico. La incorporación de Zn aumentó significativamente la selectividad a aromáticos totales en comparación con la zeolita puramente ácida. La forma de incorporación de zinc, la acidez y la temperatura de reacción tuvieron una gran influencia en la actividad catalítica en el proceso MTH. Además, se sintetizó la zeolita ZSM-5 nanocristalina para mejorar la difusión en los canales de la zeolita y mejorar la conversión y la selectividad a BTX. La síntesis de zeolita ZSM-5 de tamaño nanométrico resultó presentar una alta estabilidad y selectividad hacia los aromáticos. Estos resultados indican claramente que el tamaño del cristal influye significativamente en la vida útil del catalizador ZSM-5 y en la distribución de productos. Por otro lado, las zeolitas T9-15 0.5 Zn y T9-15 0.2 Zn (zeolitas TNU-9) presentaron una conversión de metanol completa hasta las 9 h de reacción. La zeolita T9-15 0.5 Zn presentó una selectividad a aromáticos totales del 32 % y una selectividad del 17 % a BTX a 450° C y 5 min de reacción. Las zeolitas TNU-9 (Si/Al 15) presentaron el siguiente orden creciente en términos de selectividad a aromáticos totales: T9-15 0.5 Zn ˃ ZT9-15 ˃ T9-15 ˃ T9-15 0.2 Zn. Sin embargo, la zeolita MCM-22 presentó mejor selectividad a olefinas ligeras (etileno y propileno), debido a su estructura de canales y a su moderada acidez.