Selectivity of egg-shell pd-based catalysts during the 1-butyne hydrogenation under liquid-phase conditions

Abstract

A comparative study of 1-butyne hydrogenation using two reduced Al2O3-supported Pd-based catalysts was carried out in a total recirculation system with external fixed-bed reactor. An egg-shell NiPd/CeO2-Al2O3 catalyst (NiPdCe) with Pd loading = 0.5 wt%, Ni/Pd atomic ratio = 1 and CeO2 loading = 3 wt% was synthesized and characterized, and it was compared with a Pd/Al2O3 commercial formulation (PdCC). The reduced catalysts were characterized by XRD, XPS and HRTEM. The textural characteristics and NH3-TPD profiles of the unreduced catalysts were also obtained. Both catalysts showed similar 1-butyne conversion at 120 min, however, at the beginning of reaction the NiPdCe catalyst presented higher 1-butyne conversion. The selectivity to BE formation (S factor) was also similar at xBY > 20000 ppm of BY, but PdCC catalyst presented higher S values at xBY < 20000 ppm BY. The catalysts also presented distinct isomerizing and hydrogenating behaviours. Thus, NiPdCe showed higher ability for isomerization reactions, while PdCC exhibited higher hydrogenating capability. Thus, under the used reaction conditions, NiPdCe catalyst represents the best compromise between activity and selectivity, especially, due to its lower hydrogen consumption.

Se realizó un estudio comparativo de la hidrogenación de 1-butino usando dos catalizadores reducidos basados en Pd soportados en Al2O3 en un sistema de recirculación total con reactor de lecho fijo externo. Se sintetizó y caracterizó un catalizador NiPd/CeO2-Al2O3 (NiPdCe) con una carga de Pd y CeO2 de 0.5 y 3.0 % en peso y una relación atómica Ni/Pd = 1 y, se comparó con un catalizador comercial Pd/Al2O3 (PdCC). Los catalizadores reducidos se caracterizaron por XRD, XPS y HRTEM. De igual manera, se obtuvieron las características texturales y los perfiles de NH3-TPD de los catalizadores no reducidos. Ambos catalizadores mostraron conversiones similares de 1-butino a los 120 min, sin embargo, al comienzo de la reacción, el catalizador NiPdCe presentó una mayor conversión de 1-butino. La selectividad hacia la formación de BE (factor S) también fue similar a xBY>20000 ppm, pero el catalizador PdCC presentó valores de S más altos a xBY < 20000 ppm. Los catalizadores también presentaron distintos comportamientos de isomerización e hidrogenación. Por lo tanto, NiPdCe mostró una mayor capacidad para las reacciones de isomerización, mientras que PdCC exhibió una mayor capacidad de hidrogenación. Por lo tanto, en las condiciones de reacción utilizadas, el catalizador NiPdCe representa el mejor compromiso entre la actividad y la selectividad, especialmente, debido a su menor consumo de hidrógeno.