Hidrotratamiento de combustóleo utilizando catalizadores de molibdeno sin soportar

Abstract

En esta tesis se presenta el estudio del hidrotratamiento de combustóleo pesado (COPE) en dos etapas: el efecto de la temperatura (370, 380, 390 y 400 °C) en el craqueo térmico y el efecto catalítico a 380 y 400 °C, utilizando disulfuro de molibdeno sin soportar como catalizador. Se empleó heptamolibdato de amonio tetrahidratado (HMA) como precursor de molibdeno. El HMA se preparó de dos formas (pasándolo a través de un tamiz de 40 μm y empleado un método hidrotérmico) con la finalidad de variar el tamaño de partícula del catalizador y poder establecer su efecto en el hidrotratamiento de dicho combustible. El HMA se activó insitu previo a la etapa de reacción. Las reacciones se llevaron a cabo en un reactor por lotes de lecho en suspensión a diferentes temperaturas, en presencia de una atmosfera de hidrogeno a 1200 psi. Los resultados muestran que la temperatura óptima para el craqueo térmico fue 390 °C, ya que a esta condición se incrementa la concentración de destilados valiosos como nafta, querosina y gasóleo atmosférico en el orden de 22 %w; así como una reducción del 28 %w en el contenido azufre y 43 %w en el contenido de nitrógeno, todo esto con respecto a la composición inicial del COPE. Además, a 390 ° C se observa una baja producción de fase sólida (2 %w), que se relaciona con la formación de coque y precipitación de asfáltenos. El uso de disulfuro de molibdeno (con un menor tamaño de partícula) como catalizador detiene principalmente las reacciones de craqueo térmico y de condensación, ya que a 400 °C se observó una disminución importante en la producción de fase sólida, de un 25 %w (resultado del efecto térmico a la misma temperatura) pasó a 2 %w, además la conversión de residuo de vacío disminuyó 4 %w. Tanto a 380 °C como a 400 °C la presencia de coque disuelto en la fase líquida también paso de un 2 %w a menos del 1 %w para ambas temperaturas. Únicamente a 380 °C se promueve la formación de gasolina y conversión del residuo de vacío.

ABSTRACT. This thesis shows the study of hydrotreating of heavy fuel oil (COPE) divided in two stages: the temperature effect (370, 380, 390 and 400 ° C) on thermal cracking and the catalytic effect at 380 and 400 ° C, using unsupported molybdenum disulfide as catalyst. Ammonium molybdate tetrahydrate (HMA) was used as precursor of molybdenum. The HMA was prepared in two ways (by passing through a sieve of 40 μm and by the use of hydrothermal method) in order to vary the catalyst particle size and study its impact in hydrotreating. The HMA was activated insitu prior to the reaction step. The reactions were carried out in a slurry batch reactor at different temperatures, in presence of hydrogen atmosphere at 1200 psi. The results show that the optimum temperature for the thermal cracking was 390°C since this condition increases the concentration of valuable distillates as naphtha, kerosene and atmospheric gasoil in the order of 22 wt% with respect their initial concentration in the fuel oil. In addition, at 390°C only a low concentration of solid phase is observed, about 2 wt%, which is related to the presence of coke and asphaltenes. Finally, the level of sulfur reduction reached was 28%, whereas the nitrogen reduction was 43%. The use of molybdenum disulfide (with the smaller particle size) as catalyst stops the thermal cracking and condensation reactions mainly, at 400 ° C a significant reduction in solid phase production was observed, from 25 wt% (result obtained of the thermal cracking at the same temperature) to 2 wt%. Besides the vacuum residue conversion decreased 4 %wt. At 380 ° C and 400 ° C the presence of dissolved coke in the liquid phase decreased from 2 wt% to less than 1 wt% for both temperatures. The gasoline production and the vacuum residue conversion are promoted only at 380 °C.