Estudio de la cinética del proceso de hidrogenación de tolueno a escala piloto

Abstract

El objetivo principal de este trabajo es la evaluación de los catalizadores Pt/Al2O3 y Ni-Mo/Al2O3, para posteriormente estudiar la cinética de la reacción de hidrogenación de tolueno con el catalizador que obtenga la mayor conversión. Entre los objetivos específicos de esta investigación se encuentran: la determinación de las condiciones óptimas de operación (temperatura, presión y tiempo de contacto) para la hidrogenación de tolueno con los catalizadores anteriormente mencionados, en un rango de temperaturas entre 120 y 280 °C, presiones de 2 a 10 atm y tiempos de contacto entre 0,125 y 0,021 h. Para el catalizador Pt/Al2O3 se realizaron pruebas a presión y temperatura constante, variando el tiempo de contacto, y a presión constante, variando la temperatura y el tiempo de contacto. Además, se realizó la selección de los esquemas de reacción más apropiados y la evaluación de los mejores modelos cinéticos encontrados en la literatura mediante un programa de ajuste de datos denominado M3D, el cual permite comparar los valores obtenidos experimentalmente, con los predichos por los modelos. Para la realización de las experiencias, fue necesario tamizar los catalizadores bajo estudio para llevarlos a un tamaño de partícula en el rango de 0,125 – 0,150 mm, el cual garantiza relaciones de longitud de lecho catalítico a diámetro de partículas (L/Dp) adecuadas, con la finalidad de evitar efectos difusionales. Asímismo permitió obtener relaciones de diámetro del reactor a diámetro de partícula (D/Dp) favorables para prescindir de perfiles de velocidad inadecuados que ocasionen problemas de acanalamiento. Adicionalmente, se calcinaron y activaron estos catalizadores. Se utilizó una Unidad Catatest, Modelo D de la Geomecanique, la cual está conformada por un sistema de manejo de materia prima, un sistema fundamental constituido por un reactor de lecho fijo y finalmente, un sistema de manejo de productos. El reactor de flujo integral, consiste en un tubo de acero inoxidable en cuyo interior se encuentra el catalizador diluido con carborundum al 50%. La cantidad de catalizador a introducir en el reactor depende de los criterios utilizados para minimizar los efectos de dispersión axial y acanalamiento, así como del factor de dilución. Considerando estos aspectos el volumen óptimo del catalizador utilizado fue de 1,8 cm3. Para el análisis de productos se empleó un cromatógrafo de gases.