Experimental and modelling study for the production of GVL via hydrogenation of n-butyl levulinate

Questo lavoro è incentrato sullo studio sperimentale e modellistico della produzione di gamma-valerolattone (GVL) mediante l'idrogenazione di n-butil levulinato tramite un processo di idrogenazione catalitica. Il sistema di reazione consta di due fasi consecutive: l'idrogenazione del substrato (nBL) all'intermedio idrossilato (BHP) seguita dalla chiusura ad anello dell'intermedio (cioè la lattonizzazione) al fine di produrre il prodotto finale (GVL). Due diversi solventi (cioè GVL stesso e n-butanolo) sono stati testati per determinare quale fosse il più adatto per condurre gli esperimenti atti a valutare la cinetica del processo. Pertanto, gli esperimenti cinetici sono stati eseguiti utilizzando un reattore batch in condizioni isotermiche ed isobare, cambiando le variabili di processo come la temperatura di reazione, la quantità di catalizzatore e la concentrazione iniziale del substrato al fine di analizzare la loro influenza sulla conversione del substrato e sulla resa del prodotto. I dati sperimentali raccolti sono stati utilizzati per perseguire la stima dei parametri e la discriminazione del modello. Secondo lo studio sperimentale, il solvente più adatto per condurre il processo, che non influisse negativamente sia sulla conversione del substrato che sulla resa del prodotto, è risultato essere il GVL. Inoltre, condurre gli esperimenti cinetici sia ad alta temperatura, elevata quantità di catalizzatore e alta concentrazione iniziale è risultato favorire entrambe le reazioni consecutive dal punto di vista cinetico. Infine, lo studio di modellazione cinetica ha ottenuto come risultato che il modello più adatto a predire i dati sperimentali e a descrivere il meccanismo cinetico sia della reazione di idrogenazione che della reazione di lattonizzazione sia quello che adotta Eley Rideal come modello per definire la velocità della prima reazione, mentre la legge di potenza per definire la velocità della seconda reazione.