Modelado cinético del proceso de hidrodesintegración catalítica de N-Hexadecano en catalizador Pt/USY

Abstract

RESUMEN: Este trabajo consistió en el modelo cinético del proceso de hidrodesintegración catalítica de n-hexadecano. En el proceso de hidrodesintegración catalítica se llevan a cabo diversos tipos de reacciones químicas para convertir una corriente de hidrocarburos pesada en una corriente de hidrocarburos ligera. Con el objetivo de simplificar el modelado cinético, en este trabajo, se consideraron solamente las reacciones de hidroisomerización e hidrodesintegración de parafinas, tomando como molécula modelo alimentada al reactor el n-hexadecano. A partir de la distribución de productos de datos experimentales de la hidrodesintegración de n-hexadecano, reportados en literatura, y considerando todas las posibles reacciones moleculares involucradas se propusieron tres modelos cinéticos. Los modelos se nombraron como Modelo I, Modelo II y Modelo III. Los modelos se diferenciaron por el principio en el que estuvieron basados cada uno. El Modelo I tiene cincuenta y un coeficiente cinético (k), el Modelo II nueve coeficientes cinéticos y cuatro factores de correlación. Para reducir la cantidad de componentes en el proceso y los parámetros de los diferentes modelos se aplicó la técnica de agrupamiento en pseudocomponentes, la cual consistió en agrupar los componentes del proceso con base en sus propiedades como puntos de ebullición y grado de ramificación. La estimación de parámetros se llevó a cabo numéricamente por medio de regresión no lineal mediante el método de Levenberg-Marquardt. En el modelado cinético se aplicaron principios termodinámicos con la finalidad de descartar las soluciones matemáticas que no son congruentes con la fisicoquímica, como tener valores negativos en las energías de activación o en los factores de pre-exponenciales. Con la finalidad de validar la significancia estadística de los modelos estadísticamente se aplicaron pruebas estadísticas como valor de la prueba de bondad de ajuste, coeficiente de correlación, el valor de la t-Student y F de Fischer. Finalmente, se hizo un análisis de sensibilidad para rectificar que los valores estimados de los parámetros fueran los óptimos, i.e. que minimizaran la función objetivo. Dos de los tres modelos propuestos en este trabajo se ajustaron aceptablemente a la información experimental. El Modelo I fue el que presentó el mejor ajuste. El Modelo II se ajustó aceptablemente a la información experimental con una menor cantidad de parámetros que el Modelo I. Los dos modelos obtenidos permiten determinar las condiciones óptimas de operación que maximicen las producciones de combustibles deseados y puedes ser útiles para resolver las problemáticas de cubrir fluctuaciones en las demandas de combustibles a nivel industrial.