Actividad y selectividad de Zeolitas USY modificadas y su relación con la mesoporosidad en el proceso de hidrorrompimiento catalítico

Abstract

In this work is decribed the design, construction and operation of a continuous reactor, in which hydrocracking reactions are developed, in order to evaluate the activity and selectivity of different USY zeolites. The products of the reaction were analized by thermogravimetry and simple distillation. In the first chapter of this document the reader is contextulized in the base topics of the investigation; the crude oil refining, catalytic hydrocracking, the USY zeolites used as a catalyst and the trickle bed reactors. In the second chapter is described the reactor design. In the reactor were identified three zones, the first one is de storage zone, the second one is the reaction zone and the final one is the separation and sample zone. The reaction was carried out with three differentes USY zeolites of the Zeolist’s comercial serie (CBV600, CBV720 and CBV780), which have gone through chemical and physical processes that transform the zeolite structure in order to make it stable thermally and to improve its activity. The three different zeolites have different pore volumen and acidity, that allows to relate these properties and the activity of each one. In the third chapter are shown the results of the activity probes in the hydrocracking reaction of two different paraffinic mixtures; thermic oil and mineral oil. The main difference between these two mixtures is the nitrogen and oxygen content, which is bigger in thermic oil than mineral oil. In the reaction with thermic oil the most active zeolite was the CBV720, then was the CBV600 and the last was the CBV780; in all cases there was deactivation. On the other hand, in the reaction with mineral oil was also the CBV720 the most active zeolite, however, the CBV780 had a bigger activity than CBV600. These results are deeply discussed at the end of this chapter. Finally, in the fourth chapter it is done a contrast between the results obtained by hydrocracking in a reactor which employs model molecules, whose main difference in activity are because of the nature of the reactants.

En este trabajo se describe el diseño, construcción y funcionamiento de un reactor continuo, en el cual se desarrollaron reacciones de hidrorrompimiento catalítico a fin de evaluar la actividad de diferentes zeolitas USY. Los productos obtenidos de la reacción fueron analizados por termogravimetría y destilación simple. En el primer capítulo de este documento se contextualiza al lector en los temas base de la investigación; la refinación del petróleo, el hidrorrompimiento catalítico (HC por sus siglas en inglés), las zeolitas USY como catalizadores y los reactores trickle bed. En el segundo capítulo se describe el diseño del reactor. En él se identificaron 3 zonas principales, una de almacenamiento, otra de reacción y una tercera donde se hizo la separación y el muestreo de los productos. La reacción se realizó con tres zeolitas USY de la serie comercial Zeolyst (CBV600, CBV720 y CBV780), las cuales cuentan con tratamientos químicos y físicos que transforman la estructura de la zeolita Y inicial en busca de hacerla más estable térmicamente, pero a su vez, más activa. Las tres zeolitas probadas tienen diferentes volúmenes de poro, y diferentes grados de acidez, lo que permite relacionar dichas propiedades con la actividad de cada una. En el tercer capítulo se presentan los resultados de las pruebas de actividad en la reacción de hidrorrompimiento de dos mezclas parafínicas; el aceite térmico y el aceite mineral. La principal diferencia entre estas dos mezclas es el contenido de azufre y de nitrógeno, el cual es significativamente mayor para la primera. En la reacción con aceite térmico la zeolita más activa fue la CBV720, seguida por la CBV600 y la CBV780; en todos los casos se presentó desactivación. Por su parte, en la reacción con aceite mineral la zeolita más activa también fue la CBV720, sin embargo, la segunda más activa fue la CBV780. Dichos resultados son discutidos en el tercer capítulo. Finalmente, en el cuarto capítulo se hace un pequeño contraste entre los resultados de actividad obtenidos por hidrorrompimiento con un reactor que utiliza moléculas modelo, cuyas diferencias en la actividad se deben principalmente a la naturaleza del reactivo utilizado.