Craqueo térmico y catalítico, con y sin vapor de agua, de alcanos sobre zeolitas, cinética, desactivación y estabilización del catalizador

Resumen

El mercado del refino demanda cada vez mayor cantidad de productos con una mejor calidad, tanto técnica como medioambiental, lo que conlleva elevados costes de inversión. Sin embargo, dentro de este mercado, el precio del producto final no suele reconocer el mayor coste asociado a la mejora de las calidades. Si se pretende aumentar o, como mínimo, mantener el margen económico de refino se debe actuar sobre aquellos factores que, sin suponer grandes inversiones, afecten positivamente al mismo, díganse el aumento de la capacidad de conversión así como la optimización e integración de los esquemas de refino. En este contexto, la unidad de FCC, dada su gran rentabilidad e importancia económica dentro del esquema general de refino, así como su gran adaptabilidad y versatilidad para el procesado de distintas corrientes y obtención de diferentes productos, juega un papel central como una de las tecnologías primarias sobre las que poder actuar para incrementar el margen económico de refino. Este hecho, unido a la creciente demanda de olefina ligera por parte del mercado, muestra una posible alternativa de integración para la mejora de dicho margen. En la presente investigación se han llevado a cabo experimentos de craqueo catalítico de n-parafinas en condiciones de operación de alta severidad, principalmente mayores temperaturas de reacción y empleando, en las ocasiones oportunas, grandes proporciones de agua en el alimento, con el fin de incrementar la producción de olefinas ligeras en la corriente de salida. En dicho estudio se han empleado como catalizadores materiales zeolíticos que maximizan la producción de olefina ligera, tales como zeolitas de tipo ZSM-5 con diferente relación Si/Al y zeolita IM-5, nuevo material con un gran potencial como catalizador de craqueo. Se muestra un estudio del rendimiento, selectividad y comportamiento ante la desactivación de los diferentes productos de reacción durante el craqueo, prestando especial hincapié a las olefinas ligeras. Además se observa la influencia de distintas variables de operación tales como el tiempo de contacto, temperatura de reacción, presión parcial de agua en la corriente alimento, tiempo de reacción, longitud de la cadena de la parafina, tipo de catalizador, relación Si/Al de un mismo catalizador, etc., valorando sus implicaciones en los objetivos generales planteados. Así mismo, se propone un modelo de desactivación que es capaz de simular el comportamiento mostrado por los catalizadores, teniendo en cuenta los datos de actividad instantánea del catalizador tomados a tiempos muy cortos de reacción, condición de operación a la que se tiende en la nuevas unidades de craqueo catalítico diseñadas para incrementar la producción de olefinas ligeras. Finalmente se muestran los resultados obtenidos tras la estabilización de las estructuras zeolíticas, mediante tratamientos post-síntesis de incorporación de fósforo, frente a los efectos negativos derivados de las nuevas condiciones de operación. Se presenta un estudio de optimización de las variables de operación, tanto del proceso reactivo como del método de estabilización.