Kinetics of nopyl acetate synthesis by homogeneously catalyzed esterification of acetic acid with nopol

Abstract

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.

Keywords

• coeficientes de actividad
• nopol
• velocidad de reacción
• constante de equilibrio
• ácido sulfúrico