Evaluación de catalizadores CoMo/niobia-alúmina (sílica) en el hidrotratamiento de una carga de LCO, enfocados hacia reacciones de hidrodesulfuración e hidrogenación

Abstract

En el presente trabajo de investigación se sintetizaron las series de soportes de tipo xNbAl y xNbSi (con x=0; 5; 10; 15 y 20.%p/p de niobia) por el método de sol-gel. Se impregnaron con molibdeno (Mo) como fase activa y luego con cobalto (Co) como promotor, en una relación atómica de Mo/Co igual a 3. Se calcinaron las muestras a 450.°C para formar los precursores que fueron utilizados en las reacciones de hidrodesulfuración (HDS) de tiofeno, hidrogenación (HID) de ciclohexeno e hidrotratamiento (HDT) de una carga real de LCO al 50.%v/v en decalina. Los soportes sintetizados fueron caracterizados por microscopía electrónica de barrido con energía de dispersión de rayos X (SEM-XEDS), espectroscopia infrarroja con transformada de Fourier (FT-IR), difracción de rayos X (DRX) y área específica (BET). Adicional a estas técnicas, los precursores se caracterizaron por espectroscopia fotoelectrónica de rayos X (XPS). La carga de LCO se caracterizó antes y después del HDT por análisis elemental (CHNS), cromatografía líquida en columna y densidad. El análisis SEM-XEDS mostró que los soportes xNbAl no presentaron segregación apreciable de fases de niobia en su matriz, sin embargo, en los sólidos xNbSi se observó segregación de la niobia en todas las composiciones. Mediante las técnicas de FT-IR, DRX y XPS se encontraron fases características en la serie de catalizadores CoMo/xNbAl y CoMo/xNbSi, tales como: γ-Al2O3, SiO2, α-MoO3 y T-Nb2O5. La incorporación de la niobia causó una mejor dispersión metálica de Mo en el catalizador soportado en 5NbAl; y un ligero incremento en el área específica de los precursores a una composición de 5.%p/p, luego cayó drásticamente. El test catalítico con las moléculas sonda, mostró que los catalizadores más activos fueron los catalizadores CoMo/5NbAl en la HDS de tiofeno con 57±1.% de conversión y CoMo/10NbAl en la HID de ciclohexeno con 37,9±0,7.%, superando a los catalizadores de la serie CoMo/xNbSi y el CoMo/alúmina de referencia. En el HDT de una carga de LCO (50% v/v) se obtuvo que el mejor catalizador fue el CoMo/5NbAl, al remover en un 62,56±0,03.% el contenido de azufre, resultando ser la alternativa ambiental más atractiva para el mejoramiento de la calidad del aire como consecuencia del mejoramiento de la calidad del LCO.