Estudio cinético para la hidrogenación de naftaleno sobre un catalizador de NiW/Al2O3

Abstract

A traditional way to reduce the pollutant content in fuel is through a hydrotreating process, which is one of the most important processes in the petroleum refining industry. The most important reactions for hydrotreating are hydrodesulfurization (HDS), hydrodenitrogenation (HDN) and hydrogenation of aromatics (HDA). The hydrogenation of aromatics is very important in the process, because it reduces the amount of potentially carcinogenic compounds. In this process aromatic compounds react in the presence of hydrogen over NiMo/Al 2 O 3 ó CoMo/ Al 2 O 3 catalysts to reduce the amount of aromatics. In this work, an experimental study of the naphthalene hydrogenation over a NiW/Al 2 O 3 catalyst was performed using a batch reactor at 700psi, 275-325°C and different concentrations of S and N, for a reaction time of 8hrs. The experimental results (concentration versus time), were used to fit different kinetic models, in order to obtaining the kinetic parameters (rate constants) of the model. These adjustments were made by using non-linear regression, and the discrimination between the proposed kinetic models was based on statistical criteria. Two power-law and a LHHW kinetic models were proposed, obtaining better results with the model of the power-law type, which presented smaller standard deviations and rate constant values which agree with those reported previously in the literature.

Una forma tradicional de reducir el contenido de contaminantes en los combustibles es mediante un proceso de hidrotratamiento, este es uno de los procesos más importantes en la industria refinadora del petróleo. Las reacciones más importantes para el hidrotratamiento son: la hidrodesulfuración (HDS), la hidrodenitrogenación (HDN) y la hidrogenación de compuestos aromáticos (HDA). La hidrogenación de compuestos aromáticos es muy importante en el proceso de hidrotratamiento debido a que se reduce el contenido de compuestos potencialmente cancerígenos. En este proceso los compuestos aromáticos reaccionan en presencia de hidrógeno sobre catalizadores del tipo NiMo/Al 2 O 3 ò CoMo/Al 2 O 3 para reducir la cantidad de aromáticos. En este trabajo se realizó un estudio experimental de la reacción de hidrogenación de naftaleno sobre un catalizador de NiW/Al 2 O 3, utilizando un reactor intermitente a una presión de 700psi, a diferentes temperaturas (275- 325°C) y concentraciones de S y N, por un tiempo de reacción de 8:00hrs. Se obtuvieron datos experimentales de concentración contra tiempo, los cuales sirvieron para ajustar modelos cinéticos del tipo de ley de potencia y LHHW y así obtener el valor de los parámetros cinéticos (constantes de velocidad) para analizar qué modelo presenta el mejor ajuste de los datos. Estos ajustes se realizaron por medio de una regresión no-lineal y la discriminación entre los modelos propuestos se basó en criterios estadísticos. Se propusieron dos modelos cinéticos del tipo de ley de potencia y uno LHHW, obteniendo mejores resultados con el modelo del tipo de ley de potencia, el cual presentó las desviaciones estándar más pequeñas y valores de constantes de velocidad (k) que se asimilan a lo reportado en la literatura.