Influencia del soporte zeolítico sobre la actividad del fosfuro de níquel empleado en la reacción de isomerización de n-octano en presencia de H2S

Abstract

Resumen En el presente trabajo especial de grado, se estudiaron las zeolitas Beta, Faujacita, Ferrierita, MFI, Mordenita y Offetita como soportes de la fase activa de fosfuro de níquel incorporado mediante reducción a temperatura programada (TPR) en atmósfera de hidrógeno (H2-Ar 10%), procedimiento en el cual el sólido fue calentado bajo un flujo de 320 mL/min de H2 con una velocidad de calentamiento de 10 °C/min desde temperatura ambiente hasta 250°C, y luego a 1°C/min hasta una temperatura de 650°C la cual se mantuvo durante 3 horas, siguiendo así la metodología descrita en la literatura. Los sólidos fueron caracterizados mediante DRX, TPD-NH3 y adsorción de nitrógeno (N2) utilizando el modelo de BET, con el fin de determinar las fases cristalinas presentes, así como la acidez de los mismos antes y después de la incorporación de la fase activa de Ni2P, además de obtener las propiedades texturales referentes al área específica, volumen y diámetro de poro. Posteriormente fueron evaluados en una planta estandarizada para pruebas de actividad bajo condiciones de hidrotratamiento a 300 psi, 320 °C con un flujo de H2 de 20 mL/min y una velocidad espacial en líquido de 2 h-1, en las que la alimentación empleada constó de 10 %p n-octano, 0,01 %p dimetil disulfuro (correspondientes a 1000 ppm de azufre como H2S) en 89,99 %p tolueno. Se dejó en operación durante cuatro horas, tiempo en que se iniciaron la toma de muestras obtenidas mediante la unidad de separación gas-líquido para el análisis respectivo haciendo uso de cromatografía de gases, en las que el producto gaseoso era analizado in-situ. Se obtuvo que, ninguno de los catalizadores empleados evidencio productos de isomerización de n-octano, más bien, la distribución de productos correspondió a compuestos de entre tres y seis átomos de carbono, donde el orden de actividad de los catalizadores en función de la conversión total de n-octano fue Ni2P-MFI> Ni2P-MOR > Ni2P-FER > Ni2P-BETA > Ni2P-OFF, con porcentajes del 23, 21, 11, 9 y 5 % respectivamente. El catalizador Ni2P-FAU no presento actividad catalítica dado que la fase cristalina del soporte fue destruida durante el tratamiento térmico. Se concluye que el porcentaje de níquel utilizado en la formación de la fase activa fue muy alto respecto al porcentaje típico empleado para catalizadores en procesos de hidrotratamiento. Sin embargo, se observó que la acidez contribuye sobre la actividad del catalizador, ya que el orden de actividad es proporcional a la acidez de los soportes, lo cual además está relacionado con la composición química y las propiedades texturales de los mismos, teniendo que para relaciones de Si/Al mayores, el área específica disminuye, lo que resulta en un aumento de la acidez. Palabras claves: Hidrotratamiento, hidroisomerización, n-octano, zeolitas, fosfuro de níquel, sulfuro de hidrógeno.