Estudio cinético de reacción en el proceso de craqueo térmico catalítico de amilenos

Abstract

La industria petrolera representa la principal industria del Estado Venezolano por lo cual la valorización de las corrientes en las refinerías permite resolver dificultades operacionales y dar valor agregado al proceso. En esta línea estratégica, se visualizó la valorización de una corriente de amilenos (C5) proveniente de la unidad de craqueo catalítico fluidizado (FCCU) con la potencialidad de ser convertida, bajo un proceso unitario inédito, en etilenos y propilenos proponiendo una sinergia con la industria petroquímica. Para ello se estudió la cinética de reacción en el proceso de craqueo térmico catalítico de amilenos. A través de la estimación del rendimiento teórico de etilenos y propilenos se sustentó la factibilidad del estudio bajo una simulación de la FCCU con menos del 2% de desviación. En ensayos experimentales a escala banco se determinó la influencia de la difusión en la velocidad de reacción conllevando a presentar un modelo matemático para ser usado como ecuación primaria de diseño en reactores catalíticos con la inclusión de parámetros intrínsecos de la especie catalítica. Finalmente, se presentó un análisis técnico y económico del método propuesto frente al diseño convencional. Como conclusiones principales se tienen: 1) la posibilidad de obtener la corriente C5 separada de la corriente C4 bajo índices de reparto 0,67 y 0,33 respectivamente. 2) una propuesta de un proceso industrial que permite el craqueo catalítico de los C5 con una conversión de 75% obteniendo 4%p/p de etilenos y 13%p/p de propilenos. 3) reducción de la energía de activación intrínseca del proceso, operando a 500°C el reactor catalítico, reportando un valor de 1,7 kJ/mol. 4) una propuesta de un modelo matemático para el diseño de reactores catalíticos con la inserción del transporte difusional, S =(εLX Fo)/(Dc). Con el uso de este modelo, y bajo el desempeño del catalizador en evaluación, se logró una reducción del 10% en el volumen estimado del reactor catalítico contra el cálculo convencional de diseño y una reducción del 12% en el costo total del equipo. Se recomienda: explorar el diseño de nuevos catalizadores para el proceso de catálisis heterogénea desde las configuraciones de poro, optimizando el diseño de la especie catalítica y del reactor, desarrollando la micro cinética como línea de investigación.