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

• Eliana Paola Hurtado-Burbano ^[1] ; Aida Luz Villa-Holguín ^[1]
  1. [1] Universidad de Antioquia

     Universidad de Antioquia

     Colombia

     
• Localización: Revista Facultad de Ingeniería: Universidad de Antioquia, ISSN-e 2422-2844, ISSN 0120-6230, Nº. 89, 2018, págs. 16-25
• Idioma: inglés
• Títulos paralelos:
  • Cinética de la síntesis de acetato de nopilo mediante esterificación de ácido acético con nopol homogéneamente catalizada
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• Resumen
  • español

    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 0.0480molL1) 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% a50, 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 18.08kJmol1y 11126Lmol1h1con una concentración de catalizador de 0.0275 M. Usando el modelo basado en actividades la constante de velocidad directa fue 28.56kJmol1y el factor pre-exponencial 33860Lmol1h1. La entalpía(34.90kJmol1) y la entropía (0.12kJmol1K1) de reacción se determinaron usándola ecuación de van’t Hoff.

  • English

    The esterification of nopol with acetic acid to produce nopyl acetate using sulfuricacid as homogeneous catalyst was studied. The reactions were carried out in a batchreactor, at different temperatures (50, 60, 70 and 80 °C), catalyst concentrations (0.0184,0.0275, 0.0367 and 0.0480molL1and molar ratio of acetic acid to nopol (1: 1, 1:2, 1:3 and1: 4); the chemical equilibrium composition was measured at those reaction conditions. Itwas found that the equilibrium composition is a weak function of temperature, equilibriumconversion was 63, 68, 71 and 75% at 50, 60, 70 and 80°C, respectively. The reaction wasdescribed with a simple power-law model with a second-order kinetic model for both theforward and the backward reaction, using concentration and activities which were predictedby the Universal Functional group Contribution (UNIFAC) method for considering non-idealbehavior of the liquid phase. The forward reaction rate and the equilibrium constantsincreased with temperature; the relation of the pre-exponential factor with the catalystamount was evaluated. The activation energy and pre-exponential factor estimated for theforward reaction using the kinetic model based on concentration, were respectively, 28.08kJmol1and 11126Lmol1h1with a concentration of catalyst of 0.0275 M. Using thekinetic model based on activities, the forward reaction rate constant was 28.56kJmol1and thekfo;actwas 33860Lmol1h1. The enthalpy (34.90kJmol1) and the entropy(0.12kJmol1K1) of reaction were determined using van’t Hoff equation.