Catalizadores basados en óxidos de Ni-Co / Gamma Al2O3 para la deshidrogenación oxidativa del etano. Parte II: Estudio cinético

Los catalizadores basados en óxidos mixtos de Ni-Co soportados sobre G-Al2O3 (NiCo-y/G-Al2O3, y=0.00; 0.05; 0.10; 0.20) fueron sintetizados por precipitación con posterior impregnación para la deshidrogenación oxidativa del etano a etileno. Los catalizadores fueron caracterizados por difracción de rayos X (XRD), sorción de N2 (método BET), reducción a temperatura programada (TPR-H2), espectroscopia Láser Raman (LRS) y análisis termogravimétrico (TGA-O2). Asimismo, se caracterizaron por desorción a temperatura programada (TPD-O2). Estos resultados mostraron que la especie de oxígeno (O-, G) encargada de la selectividad a etileno está desplazada a 25 °C. Con el mejor catalizador en rendimiento a etileno (NiCo-0.05/G-Al2O3, 13%) se realizó un estudio cinético. La aplicación del modelo potencial (k[C2H6]m[O2]n) permitió determinar las órdenes de reacción, m = 0,14 y n = 0,91 y la energía de activación aparente, que fue 72.8 kJ/mol. Esto sugiere que el mecanismo probable de la reacción se produce en serie-paralelo. Por esta razón, se trabajó también con modelos mecanísticos como Mars-van Krevelen, Langmuir-Hinshelwood y Eley-Rideal. El modelo que mejor ajustó los datos fue el Langmuir-Hinshelwood, considerando un solo sitio activo. Finalmente, se realizó la respectiva simulación cinética del reactor integral de lecho fijo en condiciones isotérmicas y considerando un reactor de flujo pistón. Los resultados finales permitieron predecir las dependencias de la conversión y selectividad a etileno en función de la temperatura, con los cambios de las variables experimentales, como velocidad espacial, concentración inicial del sustrato, entre otros.