SÍNTESIS DE ZEOLITA ZSM-5 UTILIZANDO DIATOMITA COMO PRECURSOR; SU APLICACIÓN EN EL PROCESO DE METANOL A HIDROCARBUROS (MTH)

Abstract

Zeolite H-ZSM-5 is widely applied in the petrochemical industry, such as the synthetic process of methanol to hydrocarbons (methanol to hydrocarbons MTH). ZSM-5 zeolite is currently obtained through reagents and expensive processes, being available only a few cheaper alternative routes. In the present investigation, zeolite H-ZSM-5 was obtained from natural diatomite, then characterized, and finally tested in the synthetic MTH process. The natural diatomite was treated with sulfuric acid to perform hydrothermal synthesis with tetrapropyl ammonium hydroxide (TPA-OH). As a result, the H-ZSM-5 zeolite obtained had a Si / Al molar ratio of 23, it exhibited high thermal stability and showed Lowry-Brönsted and Lewis acid sites. The application of this zeolite in the MTH reaction showed a methanol conversion of 88%. The products were: dimethyl ether (DME) in 40%, olefins (mostly ethylene and propylene) in 40% and others in 20%. The reaction conditions were: 300 ° C, 1.2L metanol /g cat h at atmospheric pressure (0.65 bar). The selectivity of the products can be modified in such a way that DME can be obtained preferentially, up to> 93%, by changing the operating conditions (temperature and space velocity). The use of natural diatomite as a starting material for the preparation of the zeolite H-ZSM-5 represents an attractive route and deserves further investigation for its application and development. RESUMEN La zeolita H-ZSM-5 es ampliamente aplicada en la industria petroquímica como por ejemplo en el proceso sintético de metanol hasta hidrocarburos (methanol to hydrocarbons MTH). La zeolita ZSM-5 es obtenida a través de reactivos y procesos costosos, existiendo pocas rutas alternativas que sean más económicas. En la presente investigación, zeolita H-ZSM-5 fue obtenida a partir de diatomita natural, seguidamente caracterizada, y finalmente probada en la proceso sintético MTH. La diatomita natural fue tratada con ácido sulfúrico para la realización de la síntesis hidrotermal con hidróxido de tetrapropil amonio (TPA-OH). Como resultado, la zeolita H-ZSM-5 obtenida tuvo una relación molar Si/Al de 23, presentó estabilidad térmica alta y sitios ácidos Lowry-Brönsted y Lewis. La aplicación de esta zeolita en la reacción MTH, presentó una conversión de metanol del 88 %. Los productos fueron: dimetil éter (DME) en un 40 %, olefinas (mayoritariamente etileno y propileno) en un 40% y otros en un 20 %. Las condiciones de reacción fueron de: 300°C, 1,2L metanol /g cat h a presión atmosférica (0.65 bar). La selectividad de los productos puede ser modificada de tal forma que pueda obtenerse DME de manera preferencial, hasta > 93 %, mediante el cambio de las condiciones de operación (temperatura y velocidad espacial). El uso de diatomita natural como material de partida para la preparación de la zeolita H-ZSM-5 representa una ruta atractiva y merece mayor investigación para su aplicación y desarrollo.