Design and construction of a reaction system for cyclohexane catalytic aerobic oxidation using cobalt in SBA-3 /

Abstract

In this work, a reaction system was designed and built to carry out the aerobic oxidation reaction of cyclohexane to obtain cyclohexanol and cyclohexanone using cobalt incorporated in SBA-3 materials as catalysts, which were tested on this reaction using the system. The design comprehended the determination of the wall thickness of the reactor in order for it to perform at 140°C and 0.8 MPa with an airlow of 0.2 SCFH. It also included the installation of an aeration system, the installation of temperature control and monitoring components, a scheme of delivery, measuring and manipulation of airlow, and a condensation of cyclohexane compound at the exit of the reactor. The reaction was carried out at the mentioned conditions during one hour, using two cobalt incorporated SBA-3 catalysts, synthetized previously by doping and incipient wetness impregnation respectively, in a theoretical molar Si/Co ratio of 25. The resulting conversions obtained with the materials were 0.81% and 0.20% for the doped and the impregnated material respectively.

En el presente trabajo se diseñó un equipo de reacción para llevar a cabo la oxidación aeróbica del ciclohexano para la obtención de ciclohexanol y ciclohexanona utilizando catalizadores de cobalto en SBA-3, los cuales se probaron en dicho equipo. El diseño consistió en la determinación del espesor de pared mínimo del reactor para llevar a cabo el proceso a 140°C y 0.8 MPa con un lujo de aire de 0.2 SCFH, la instalación de un sistema de aireación, y la instalación de componentes de control de temperatura, admisión, manipulación y medición de lujo de aire, y un sistema de condensación de ciclohexano a la salida del reactor. La reacción se llevó a cabo en dicho equipo a las condiciones anteriormente mencionadas durante una hora, con dos catalizadores de cobalto en SBA-3, previamente sintetizados y caracterizados, bajo dopaje e impregnación húmeda incipiente respectivamente, cuyas proporciones molares Si/Co teóricas son de 25, obteniéndose conversiones de 0.81% para el material dopado y de 0.20% para el material impregnado, con selectividades totales hacia ciclohexanol y ciclohexanona.