Desactivación de catalizadores en procesos industriales de la petroquímica

Abstract

Este trabajo apunta a incentivar interés a la comunidad para la investigación de catalizadores Fischer-Tropsh (F-T) en un aspecto básico con el conocimiento de Jos mecanismos de actividad y de pérdida de actividad, así como en el aspecto aplicativo orientado al desarrollo de combustibles altamente efectivos y limpios de contaminantes secundarios en el medio externo. La tecnología F-T elimina los obstáculos principales para el mercadeo de gas natural: su baja densidad de energía y el resultado de los altos costos de transporte resultantes. La disponibilidad comercial de FT- Diesel de alto número de octano y de baja contaminación ambiental, encuentra hoy un perfecto ambiente de mercado. Eso va a asegurar una buena posición para el gas natural en los mercados. Los más crecientes mercados de Ja industria petrolera, que son Jos combustibles para transporte. Para Jos países desarrollados permite aumentar los futuros suministros de hidrocarbono líquido en vista del creciente costo del petróleo crudo: De este modo tendrán una alternativa ante la escasez de futuros suministros de energía por Jos altos costos de Jos combustibles tradicionales. En el primer paso del proceso, el gas natural reacciona para formar syngas (gas de síntesis, principalmente CO y H2). El syngas es entonces, catalíticamente convertido para sintetizar el crudo. El producto obtenido a la salida de un reactor de Fischer-Tropsch consiste en una mezcla de hidrocarburos con una distribución muy amplia de pesos moleculares, que van desde Jos gases hasta las ceras pasando por la gasolina, el keroseno y el gasóleo. La naturaleza y proporción de los productos depende del tipo de reactor y de catalizador. En general los procesos que operan a alta temperatura producen una mayoría de gasolinas olefínicas mientas que los de baja temperatura dan sobre todo gasóleos parafínicos. El gasoil obtenido mediante el proceso Fischer-Tropsch tiene las ventajas de apenas contener azufre (con lo cual respeta de forma natural las duras reglamentaciones en vigor en Europa) y tener un alto índice de octano gracias a su bajo contenido en aromáticos. Por ello, es un combustible con fácil salida al mercado. En esta monografía se presenta un estudio general de los procesos de desactivación de catalizadores Fischer-Tropsch, analizando las causas de la desactivación de los catalizadores, los mecanismos y el aspecto físico químico relacionado a los procesos de desactivación. En el primer capítulo se exponen los principales procesos catalíticos de la Industria Petroquímica enfatizando la descripción de los procesos catalíticos (reactores y catalizadores) y los impactos ambientales que se desprenden de su aplicación en gran escala. En el segundo capítulo se resumen los principales mecanismos de desactivación de los catalizadores usados en la industria petroquímica. Se describe especialmente la desactivación por formación de coque. Se muestra que los aspectos químicos y físicos de la desactivación del catalizador son de crucial importancia para el diseño de catalizadores estables térmicamente y tiorresistentes (considerando el azufre como el contaminante más común). De este modo, la mitigación de los procesos de desactivación permite asegurar las condiciones óptimas de operación de los reactores químicos industriales. En el tercero se presentan algunos modelos cinéticos de desactivación de los catalizadores y algunas ecuaciones que se aplican comúnmente en los procesos de formación de coque. También se describen los procesos de sinterización a temperaturas de operación por encima de los 600 °C. En el capítulo cuarto se detallan los mecanismos de desactivación en procesos FCC y FT, mostrando algunos ejemplos de aplicación industrial. En indudable, que esta contribución, aunque sea teórica en su contenido sirva de estímulo para el estudio experimental en un trabajo futuro en un reactor catalítico. Es entonces, una tarea pendiente cristalizar este deseo que servirá para desarrollar tecnologías limpias en la aplicación de combustibles baratos, de alto índice de octanaje y con alto valor agregado.