Control de la desactivación de catalizadores bifuncionales CuZn/SAPO-18 para la síntesis de DME mediante dopaje con Al, Zr o Mn

Abstract

La síntesis de dimetil éter (DME) en una etapa integra las etapas de síntesis de metanol y la deshidratación de éste, reduciendo las restricciones termodinámicas del proceso en dos etapas. Los catalizadores estándares constan de una función metálica Cu-Zn-Al2O3 (CZA) y una función ácida (¿-Al2O3 o zeolita HZSM-5 modificada para atenuar su acidez). En este trabajo se muestra el comportamiento de catalizadores preparados con un silicoaluminofosfato (SAPO-18) como función ácida y con ZrO2 y MnO2 como agentes dopantes de la función metálica. Los catalizadores bifuncionales preparados por mezcla física de las dos funciones, son: CuZn-Al/SAPO-18 (CZA/S); Cu-Zn-Zr/SAPO-18 (CZZ/S); Cu-Zn-Mn/SAPO-18 (CZM/S), los cuales se han usado en la síntesis de DME (275 ºC, 30 bar, W/F0= 10.18 gcat h (molC-alim) -1, 5 h) , alimentando gas de síntesis (H2/CO=3). Se ha caracterizado y comparado las propiedades de los catalizadores frescos con los desactivados, y se caracterizado el coque depositado, con diferentes técnicas espectroscópicas [2]. Al comparar la evolución con el tiempo del rendimiento de DME (Figura 1), se observa que los catalizadores dopados con Mn y Zr son notablemente más activos (la selectividad de DME es mayor del 90 %), aunque tienen una moderada desactivación en los primeros 200 min. Atendiendo a la dispersión metálica de los catalizadores frescos y desactivados, y al contenido de coque depositado, se han identificado tres causas posibles de la desactivación: i) sinterización del Cu; ii) formación de coque, y; iii) oxidación-carbonatación del Cu (CuCO3).