Epoxidación de aceite de palma alto oleico utilizando resinas de intercambio iónico como catalizador

Abstract

El aceite de palma alto oleico (APAO) es un aceite producto de cultivos híbridos intraespecíficos entre el cruce de la especie E. Guineensis y E. oleífera, que cuenta con ventajas diferenciales, como un mayor contenido de insaturaciones (> 70 g-I2/100 g-aceite), el cual lo convierte en una materia prima ideal para la producción de plastificantes y polioles a base de epóxidos de APAO. En este sentido, en este trabajo se evaluó la epoxidación de APAO con H2O2 mediante la formación ácido peracético in-situ y la resina de intercambio iónico Amberlite IR-120 como catalizador, en donde se evaluó el efecto de la carga de catalizador y ácido acético, la temperatura y la relación molar de los reactantes. Para minimizar el número de experimentos, se empleó un diseño experimental Box-Behnken. La evolución de la reacción se llevó a cabo mediante un método de espectroscopía de infrarrojo cercano, que permitió cuantificar el contenido de oxígeno oxirano e índice de yodo a lo largo del tiempo. Se evaluaron los fenómenos de transferencia de masa para asegurar cinética intrínseca y se evaluaron diferentes modelos cinéticos propuestos en la literatura (Ley de Potencias, Eley-Rideal y LHHW). Entre estos, los parámetros cinéticos del modelo de Ley de Potencias se ajustaron razonablemente bien a los datos experimentales con errores relativos inferiores al 10%. Este fue usado para el diseño, la optimización y análisis económico del proceso, mostrando su factibilidad técnica y económica. Se llevaron a cabo otros experimentos para evaluar la actividad de la resina tras varios ciclos de reutilización. Se comprobó que los catalizadores heterogéneos aumentaban la selectividad y la productividad en comparación con el H2SO4, y que podían utilizarse hasta 5 ciclos sin pérdida significativa de conversión y selectividad. (Texto tomado de la fuente)

High-oleic palm oil (APAO) is an oil produced from intra-specific hybrid crops between the crossbreeding of the species E. Guineensis y E. oleífera, exhibiting differential advantages such as a high degree of unsaturation (> 70 g-I2/100 g-oil), which makes it an ideal raw material for the production of plasticizers and polyols derived from APAO epoxides. In this regard, this work evaluated the epoxidation of APAO with H2O2 by mean of the in-situ peracetic acid process and the ion exchange resine Amberlite IR-120 as a catalyst. The effect of the catalysts and acetic acid loading, temperature and molar ratio of reactants was evaluated. To minimize the number of experiments, a Box-Behnken experimental design was employed. Reaction evolution was tracked using a calibrated near infrared spectroscopic method that enabled to quantify oxirane oxygen content and iodine value along time. Mass transfer phenomena were assessed to ensure intrinsic kinetics, and different kinetic models proposed in the literature (Power Law, Eley-Rideal, LHHW) were evaluated. Among these, the kinetic parameters of the Power Law model were reasonably well fitted to the experimental data with relative errors of less than 10%. This model was confidently used for process design, optimization and economic analysis of the process, proving the technical and economic feasibility of the process. Further experiments were carried out to assess the activity of the resin after several cycles of reuse. It was found that the heterogeneous catalysts increased the selectivity and productivity in comparison with H2SO4, and that it could be used up to 5 cycles without significant loss of conversion and selectivity.