Valorización de corrientes de la unidad de FCC

Résumé

Actualmente el sector energético global y la industria del petróleo en particular, se encuentran en un momento de profundo cambio. Se están realizando constantes esfuerzos por sustituir el consumo de energías de origen fósil debido al agotamiento progresivo de sus yacimientos y al gran impacto medioambiental que causa su utilización. Sin embargo, al menos a medio plazo, se va a continuar dependiendo en gran medida del petróleo. En este escenario, las refinerías se enfrentan al reto de procesar peores crudos para obtener productos de alta calidad y que cumplan con las especificaciones legales. De esta situación surge la motivación de esta tesis doctoral, cuyo objetivo consiste en transformar ciertas corrientes de refinería en productos de mayor valor añadido, de manera que se mejore la eficiencia en el aprovechamiento del petróleo y se aporte flexibilidad a la refinería en la satisfacción de la demanda. Este trabajo ha consistido en el estudio de un proceso catalítico para la transformación de naftas procedentes de la Unidad de FCC (Fluid Catalytic Cracking) de las refinerías, en un diésel que cumpla con los estándares de calidad y las especificaciones requeridas. El proceso global se desglosa en dos etapas, en primer lugar, la alquilación de compuestos aromáticos y olefinas presentes en la nafta de FCC para producir alquilatos dentro del rango diésel. La segunda etapa, consiste en procesar el diésel obtenido mediante reacciones de apertura selectiva del anillo aromático, con el fin de mejorar las propiedades del combustible haciendo que cumpla con las especificaciones. El trabajo se ha abordado mediante el estudio de reacciones modelo para cada una de las etapas, diseñando, preparando y evaluando el catalizador más apropiado en cada caso, tanto desde el punto de vista de caracterización del material, como de su comportamiento catalítico. Para la reacción de alquilación se han empleado el tolueno y el hex 1 eno como sustancias modelo. Se han evaluado varios catalizadores comerciales, seleccionando una zeolita USY como el más adecuado, con el cual se ha alcanzado conversión total y una selectividad a monoalquilatos superior al 95%. La estabilidad catalítica del material seleccionado ha sido mejorada mediante una modificación textural del catalizador empleando tensioactivos. Con dicha modificación, se genera una mesoporosidad adicional en al zeolita. En cuanto a la segunda etapa del proceso, se ha estudiado la reacción de apertura selectiva del anillo de etilbenceno. Se han preparado varios catalizadores bifuncionales con distinto contenido metálico de Pt e Ir, sobre una zeolita Y jerarquizada mediante modificación textural con tensioactivos. Así mismo, se ha modulado la acidez del soporte catalítico con intercambios iónicos con sodio. Tras la evaluación de los distintos catalizadores preparados, se seleccionó un catalizador con un contenido metálico total de 3% en peso, una relación Pt/Ir igual a 2, y un soporte de acidez moderada. Se logró optimizar el balance metal-metal, así como, metal-ácido en el material, obteniéndose un catalizador con el cual se alcanzó prácticamente conversión total y un rendimiento a parafinas de cadena abierta sin pérdida en el número de átomos de carbono, igual a 57%. La presente tesis doctoral industrial es fruto de la estrecha colaboración del sector académico y empresarial. Impulsada por el Vicerrectorado de Transferencia e Innovación Tecnológica de la Universidad de Cádiz y la Cátedra de Cepsa en esa misma universidad, esta tesis se ha realizado como una labor conjunta del Centro de Investigación de Cepsa y la Facultad de Ciencias de la Universidad de Cádiz.