Síntese e avaliação do etil terc-butil éter (ETBE) como aditivo para gasolinas automotivas na forma azeotrópica (ETBE/EtOH)

Abstract

O Etil terc-butil éter (ETBE) na forma purificada e azeotrópica (ETBE/EtOH), foi produzido em escala semi-piloto, em reator de fluxo e operação contínua. Como reagentes, utilizaram-se isobuteno (do corte de olefinas C₄) e etanol e, como catalisador a resina Amberlyst 15. As condições da reação foram avaliadas a partir de diferentes relações molares EtOH/i-C₄ (1,0; 1,1; 1,2; 1,3; 1,4 e 1,5), temperaturas de reação (48 a 88 ºC) e conversões de isobuteno. A partir da variação destes parâmetros, obtiveram-se os dados termodinâmicos (constante de equilíbrio e entalpia) da reação. A destilação do efluente do sistema reacional, resultou em uma mistura azeotrópica (ETBE/EtOH) de mínima temperatura com composição molar de ETBE igual a 0,63, ponto de ebulição de 66,5 ºC, densidade relativa a 20/4 ºC de 0,7554 e pressão de vapor Reid, 32,6 kPa. Os compostos oxigenados (ETBE, etanol e a mistura azeotrópica (ETBE/EtOH)) e suas formulações com gasolinas de diferentes composições químicas, foram avaliadas em relação à densidade, volatilidade (curvas de destilação e pressão de vapor) e octanagem. As formulações com a mistura azeotrópica mostraram que este composto oxigenado apresenta vantagens em relação ao etanol (baixa volatilidade, verificada nas curvas de destilação e pressão de vapor), bem como em relação ao ETBE (alta octanagem e menor custo de produção). Conforme os resultados obtidos, a mistura azeotrópica (ETBE/EtOH) pode ser perfeitamente utilizada como composto oxigenado em gasolinas automotivas, a fim de melhorar as características antidetonantes e minimizar as emissões de compostos orgânicos voláteis.

Ethyl tert-butyl ether (ETBE) in the purified and in the azeotropic forms (ETBE/EtOH) was produced in semi-pilot, using flow-reactor and continuous operation. Isobutene (olefinic C₄ cut) and ethanol were used as reactants and the catalyst was the resin Amberlyst 15. The reaction was evaluated according to different EtOH/i-C₄ mole ratios (1,0; 1,1; 1,2; 1,3; 1,4 and 1,5), reaction temperatures (48 to 88 ºC) and isobutene conversions. The thermodynamic data (equilibrium constant and enthalpy) of the reaction were obtained by variation of these parameters. The distillation of the reactor output resulted in the separation of the light parts (C₄, etc) from the a azeotropic mixture (ETBE/EtOH) of minimum temperature with molar composition of ETBE 0,63, boilling point 66,5 ºC, relative density to 20/4 ºC 0,7554 and vapor pressure Reid 32,6 kPa. The oxygenated compounds (ETBE, ethanol and the azeotropic mixture (ETBE/EtOH)) and its formulations with gasolines of different chemical compositions, were evaluated in relation to density, volatility (distillation curves and vapor pressure) and octane number. The formulations with the azeotropic mixture showed advantages in relationship to the ethanol (low volatility, verified in the distillation and vapor pressure curves) as well as in relationship to ETBE (high octanagem and smaller production cost). According to the obtained results, the azeotropic mixture (ETBE/EtOH) can be perfectly used as an oxygenated compound in gasolines, in order to improve the antiknock characteristics and to minimize the emissions of volatile organic compounds.