Cinética de la síntesis de acetato de nopilo mediante esterificación de ácido acético con nopol homogéneamente catalizada

Autor: Aida Luz Villa-Holguín, Eliana Paola Hurtado-Burbano
Přispěvatelé: Universidad de Antioquia
Jazyk: angličtina
Rok vydání: 2018
Předmět:
Zdroj: Revista Facultad de Ingeniería Universidad de Antioquia, Issue: 89, Pages: 16-25, Published: DEC 2018
Revista Facultad de Ingeniería, Iss 89, Pp 16-25 (2018)
Repositorio UdeA
Universidad de Antioquia
instacron:Universidad de Antioquia
Popis: The esterification of nopol with acetic acid to produce nopyl acetate using sulfuric acid as homogeneous catalyst was studied. The reactions were carried out in a batch reactor, at different temperatures (50, 60, 70 and 80 °C), catalyst concentrations (0.0184, 0.0275, 0.0367 and 0.0480 mol L-1) and molar ratio of acetic acid to nopol (1: 1, 1:2, 1:3 and 1: 4); the chemical equilibrium composition was measured at those reaction conditions. It was found that the equilibrium composition is a weak function of temperature, equilibrium conversion was 63, 68, 71 and 75% at 50, 60, 70 and 80°C, respectively. The reaction was described with a simple power-law model with a second-order kinetic model for both the forward and the backward reaction, using concentration and activities which were predicted by the Universal Functional group Contribution (UNIFAC) method for considering non-ideal behavior of the liquid phase. The forward reaction rate and the equilibrium constants increased with temperature; the relation of the pre-exponential factor with the catalyst amount was evaluated. The activation energy and pre-exponential factor estimated for the forward reaction using the kinetic model based on concentration, were respectively, 28.08 kJ mol-1 and 11126 L mol-1 h-1 with a concentration of catalyst of 0.0275 M. Using the kinetic model based on activities, the forward reaction rate constant was 28.56 kJ·mol-1 and the k fo,act was 33860 L mol-1 h-1. The enthalpy (34.90 kJ mol-1) and the entropy (0.12 kJ mol-1 K-1) of reaction were determined using van’t Hoff equation. RESUMEN Se estudió la esterificación de nopol con ácido acético para producir acetato de nopilo utilizando ácido sulfúrico como catalizador homogéneo. Los experimentos se llevaron a cabo en un reactor por lotes variando la temperatura (50, 60, 70 y 80 °C), la concentración del catalizador (0,0184, 0,0275, 0,0367 y 0,0480 mol L-1) y la relación molar de ácido acético a nopol (1: 1, 1:2, 1:3 y 1: 4); la composición del equilibrio químico se midió a las condiciones de reacción. La conversión de equilibrio fue 63, 68, 71 y 75% a 50, 60, 70 y 80°C, respectivamente. La reacción se describió con un modelo de potencia simple con un modelo de segundo orden en ambas direcciones, usando concentraciones y actividades, las cuales se predijeron con el método de contribución de grupos UNIFAC. Se determinaron las constantes de velocidad de la reacción directa y la constante de equilibrio, las cuales aumentaron con la temperatura; se evaluó la relación del factor pre-exponencial con la cantidad de catalizador. La energía de activación y el factor pre-exponencial estimados para la reacción hacia adelante usando el modelo basado en concentración fueron respectivamente 18,08 kJ mol-1 y 11126 L mol-1 h-1 con una concentración de catalizador de 0,0275 M. Usando el modelo basado en actividades la constante de velocidad directa fue 28,56 kJ·mol-1 y el factor pre-exponencial 33860 L mol-1 h-1. La entalpía (34,90 kJ mol-1) y la entropía (0,12 kJ mol-1 K-1) de reacción se determinaron usando la ecuación de van’t Hoff.
Databáze: OpenAIRE
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