Desarrollo de catalizadores de niMoW/Ti-SBA-16 y su aplicación en remoción de azufre en la HDS de DBT

Abstract

The more stringent environmental regulations enacted throughout the world have increased the need of more active hydrotreating (HDT) catalysts. Typically, the hydrotreatment reactions are catalyzed by Co(Ni)Mo(W) catalysts supported on alumina. Since the alumina-supported catalysts possess moderate acidity, it is a common practice to enhance its acidity by surface grafting. Recently, a new mesoporous silica SBA-16 system has attracted attention of researchers because of its interesting 3D structure consisting of ordered and interconnected spherical mesopores easy accessible for guest molecules, which facilitates the transport of reactants and products without pore blockage. Besides their interesting textural properties, the hydrodesulfurization (HDS) study on the SBA-16-supported transition metal sulfide catalysts are scarce. In the present work, mesoporous silica SBA-16 was modified with titania by using a direct synthesis method. From these supports trimetallic NiMoW sulfide catalysts were developed in order to achieve higher performance for removal of sulfur in the reaction of HDS of dibenzothiophene (DBT). The catalytic activity was evaluated on a batch reactor at 320ºC and 5.0MPa of pressure. The DBT was selected as a model molecule since is a typical sulphur-containing compound present in the petroleum fraction of high-boiling point or coal derived liquids. To determine the effect of the incorporation of titania in the structure of SBA-16, the interaction with the active phases and the dispersion on the surface, the samples were characterized by a variety of techniques as N2 adsorption-desorption isotherms, XRD, TPR, TPD-NH3, DRS UV-vis and HRTEM.

El decreto y aprobación de regulaciones ambientales cada vez más estrictas en todo el mundo, han aumentado la necesidad de catalizadores más activos para el hidrotratamiento (HDT). Por lo general, las reacciones de hidrotratamiento son catalizadas por sulfuros de Co(Ni)Mo(W) soportados sobre alúmina. Dado que los catalizadores soportados en alúmina poseen una acidez moderada, es una práctica común mejorar su acidez por medio de una modificación en la superficie. Recientemente, un nuevo sistema de sílice mesoporosa (SBA-16) ha atraído la atención de los investigadores debido a su interesante estructura 3D que consiste en mesoporos esféricos ordenados e interconectados, de fácil acceso para las moléculas huésped, lo que facilita el transporte de reactivos y productos sin la obstrucción de los poros. Además de sus interesantes propiedades texturales, el estudio en hidrodesulfuración (HDS) para los catalizadores de sulfuros de metales de transición soportados en SBA-16 son escasos. En el presente trabajo, sílice mesoporosa SBA-16 fue modificada con Ti mediante la aplicación del método de síntesis directa. De estos soportes se desarrollaron catalizadores trimetálicos de NiMoW en forma de sulfuros, con el fin de incrementar la actividad catalítica en la reacción de HDS del dibenzotiofeno (DBT). La actividad catalítica se evaluó en un reactor por lotes a 320ºC y 5.0 MPa de presión. El DBT fue seleccionado como una molécula modelo, ya que contiene azufre, un compuesto típico presente en la fracción de petróleo de alto punto de ebullición o líquidos derivados del carbón. Para determinar el efecto de la incorporación de Ti en la estructura de la SBA-16, la interacción con las fases activas y la dispersión en la superficie, las muestras se caracterizaron por una variedad de técnicas como isotermas de adsorción-desorción de N2, DRX, TPR, TPD-NH3, DRS UV-vis y HRTEM.