Valoración por hidrocraqueo de corrientes aromáticas en la refinería sostenible

Resumen

Se ha estudiado la valorización mediante hidroprocesado con catalizadores bifuncionales, constituidos por metales nobles (Pt, Pd y Pt-Pd) soportados en diferentes soportes ácidos, de dos corrientes de refinería que tienen un interés secundario por los severos requisitos medioambientales de la composición de los combustibles: i) La gasolina de pirólisis, producto de la unidad de craqueo con vapor de naftas, para la obtención de olefinas, y; ii) el aceite de ciclo ligero (LCO) producto de la unidad FCC, la cual prioriza la obtención de combustibles de automoción y de olefinas C2-C4. Por su elevado contenido de aromáticos, estas corrientes han dejado de ser constituyentes del pool de combustible. El trabajo de preparación y en particular de caracterización de los soportes y de los catalizadores, frescos y desactivados, ha requerido una considerable atención, dado el número de catalizadores preparados y la cantidad de técnicas de caracterización utilizadas. Se han determinado las propiedades físicas (superficie específica, distribución de volumen de poros), propiedades del metal soportado, propiedades ácidas (acidez total, distribución de fuerza ácida), así como propiedades químicas y estructurales de los catalizadores. El estudio del hidroprocesado de gasolina de pirólisis ha abarcado desde la discriminación de soportes ácidos del Pt (zeolitas HZSM-5 con diferente relación SiO2/Al2O3, zeolita H, zeolita HUSY y sílice-alúmina amorfa) hasta la propuesta y comprobación experimental de un modelo cinético para cuantificar la distribución de productos. El modelo cinético se ha establecido para un catalizador de Pt-Pd/zeolita HZSM-5, en base a un estudio paramétrico realizado en un amplio intervalo de condiciones experimentales. El modelo cuantifica los rendimientos de los lumps o agrupaciones de productos: aromáticos, cicloalcanos, olefinas, isoalcanos, n-alcanos, C2+ y metano. El estudio de hidroprocesado de LCO se ha realizado en dos fases, correspondientes a la discriminación de catalizadores y al estudio paramétrico con un catalizador seleccionado como resultado de esta discriminación. Se ha prestado especial atención a los resultados del hidrocraqueo y de la hidrodesulfuración. En el primer caso, atendiendo a la composición de las fracciones líquidas de productos desde la perspectiva de su utilización en los pools de combustibles, diesel y gasolina. La hidrodesulfuración se ha estudiado globalmente, cuantificando el azufre de las fracciones de productos. Se ha estudiado el efecto de las propiedades de los catalizadores sobre la desactivación, conversión, rendimientos y selectividades de las fracciones de productos, y sobre la composición de estas fracciones. Atendiendo a los resultados, se ha determinado el comportamiento cinético de los catalizadores en dos estados, fresco y seudoestable (estado que se mantiene prácticamente constante tras 5 h de reacción) El estudio del efecto de las condiciones de operación se ha realizado con un catalizador de Pt-Pd/zeolita HY. Los resultados han sido analizados atendiendo a la conversión rendimientos y selectividades de las fracciones de nafta y destilados medios y de la composición de estas fracciones, orientada a su interés para formar parte de los pool de gasolina y diesel de refinería. En virtud de los resultados se han establecido unas condiciones de operación que corresponden al umbral exigible para la utilización industrial de estos catalizadores de metales nobles para el hidrocraqueo de LCO sin pretratamiento previo de hidrodesulfuración e hidrodearomatización.