Uso de agentes quelantes en la obtención de catalizadores NiMo/Al2O3-TiO2 para la producción de diésel de bajo azufre

Abstract

En esta tesis se estudió el efecto del quitosán en la preparación de catalizadores de NiMo con y sin fósforo, soportados en alúmina y alúmina-titania, los cuales fueron evaluados en la hidrodesulfuración (HDS) de dibenzotiofeno (DBT). Para ello se prepararon cuatro series de catalizadores como se describe a continuación. En los catalizadores de la serie 1 (NiMo/Al2O3) se estudió el efecto de la variación de la relación molar Q/Ni (Q/Ni=0.5, 1 y 2). En los catalizadores de la serie 2 (NiMo/Al2O3) se estudió la variación en la secuencia de impregnación de Ni, Mo y Q, con relación molar Q/Ni=2. En los catalizadores de la serie 3 (NiMoP/Al2O3), se estudió el efecto de la adición de fósforo en la preparación de los catalizadores, para lo cual se adicionó 1.6% de fósforo en su formulación y se mantuvo constante la relación molar Q/Ni=2. En los catalizadores de la serie 4 (NiMoP/Al2O3-TiO2) se estudió la variación en la secuencia de impregnación de Ni, Mo, P y Q sobre un soporte de alúmina-titania. De igual forma que en la serie 3, a los materiales también se les adicionó 1.6% de fósforo en su formulación y se mantuvo constante la relación molar Q/Ni=2. Los catalizadores se caracterizaron mediante análisis químico por EDS, análisis térmico, análisis por reducción a temperatura programada, espectroscopia de infrarrojo, espectroscopia de infrarrojo por adsorción de CO, espectroscopia Raman, adsorción de nitrógeno y espectroscopia de fotoelectrones inducidos por rayos X (XPS). Posteriormente, los materiales se evaluaron en la HDS de DBT. De los catalizadores evaluados en la reacción de HDS de DBT, los que presentan mejor desempeño que sus respectivos materiales de referencia son NiMoQ5/A, NiMoQ7/A y NiMoQ10/AT. De los cuales, el catalizador con el que se obtuvo mayor actividad en la reacción de hidrodesulfuración fue NiMoQ7/A. Como ya se mencionó, en este material podría haberse formado quitosán fosforilado que al interactuar con la solución NiMoP formaría complejos con el níquel y retrasaría la sulfuración de las especies Ni2+, evento que influye positivamente en la hidrodesulfuración de dibenzotiofeno, al favorecer la formación de la fase activa “NiMoS”.

ABSTRACT

In this thesis we studied the effect of chitosan on the preparation of NiMo catalysts supported on alumina and alumina-titania, with and without phosphorous in the formulation; the catalysts were tested in the DBT HDS. The series of catalysts were prepared as described below. In the catalysts of the series 1 (NiMo/Al2O3) we studied the effect of the variation of the molar ratio Q/Ni (Q/Ni = 0.5, 1 and 2). In the series 2 (NiMo/Al2O3) we studied the variation of the sequence of impregnation of Ni, Mo and Q, with molar ratio Q/Ni = 2. In the series 3 (NiMoP/Al2O3), we studied the effect of the addition of phosphorus in the preparation of the catalysts, 1.6% of phosphorus was added in the formulation and molar ratio Q/Ni = 2. In the series 4 (NiMoP/Al2O3-TiO2), we varied the sequence of impregnation of Ni, Mo, P and Q on an alumina-titania support. Just as in the series 3, the catalysts of the series 4 have 1.6% of phosphorus in the formulation and molar ratio Q/Ni = 2. The catalysts were characterized by chemical analysis by energy dispersive X-ray (EDS), thermal analysis, temperature programmed reduction (TPR), infrared spectroscopy, CO adsorption followed by infrared spectroscopy, Raman spectroscopy, N2 adsorption and by X-ray photoelectron spectroscopy (XPS); and they were subsequently tested in the HDS of DBT. The catalysts of better performance in HDS of DBT are NiMoQ5/A, NiMoQ7/A and NiMoQ10/AT. The catalyst with the highest activity in the hydrodesulfurization reaction is NiMoQ7/A. As it has been discussed in the thesis, phosphorylated chitosan could be interacting with NiMoP solution resulting in complexes with nickel which would delay the sulfidation of Ni2+ species, positively influencing the hydrodesulfurization of dibenzothiophene, by enhanced formation of the highly active “NiMoS” phase.