Hidroprocesamiento como opción para valorizar residuales de petróleo del tipo fracción media presentes en la fase libre de una zona contaminada por hidrocarburos

Abstract

RESUMEN: El impacto ambiental negativo de la contaminación por hidrocarburos en la zona saturada ha impulsado la aplicación de tecnologías mixtas de remediación para recuperar fracciones en fase libre, las cuales se disponen o incineran contribuyendo a una contaminación futura. Por lo tanto, se propone valorizar una mezcla de fracciones medias residuales contaminantes (DNAPLs) con un intervalo de número de átomos de carbono de C13 – C32, por medio del hidroprocesamiento (HDP); donde no se ha reportado trabajar con fracciones recuperadas. Se determinó que el catalizador comercial NiMo/γAl2O3 cumple con las propiedades físicas y composición química superficial adecuadas para que en conjunto con las condiciones de presión a 70 barg, 750 rpm y temperaturas de 340, 360 y 380 °C a tiempos de reacción de 1, 2, 3 y 4 h en un reactor por lotes, promuevan las reacciones de HDS e HDC. De entre los resultados obtenidos se destaca que la experimentación a 380 °C a 4 h alcanzo la mayor conversión de HDS de 81.6 % e incremento de fracciones ligeras de 58.45 %volumen, seguida del tiempo de reacción a 3 h con el 79.2 % de conversión de HDS e incremento del 56.48 %volumen de fracciones ligeras. Se obtuvieron resultados similares en las pruebas a 380 °C a 2 h de reacción y a 360 °C a 4 h, ya que se alcanzaron conversiones de HDS del 70.45 y 72.36 % e incremento de las fracciones del 54.38 y 54.86 %volumen de fracciones ligeras. A 360 °C en tiempo de 2 y 3 h de reacción se tuvo un incremento de fracciones ligeras del 52 %volumen con conversión de HDS superior al 57 %. En cuanto a los HDP a 340 °C, en la prueba a mayor tiempo de 4 h, se alcanzó una conversión de HDS de 54 % con un 51.27 %volumen de fracciones ligeras. Los HDPs en tiempo de reacción de 1 h a 340, 360 y 380 °C tuvieron conversiones de HDS del 34.7, 43.61 y 60.51 %, respectivamente, con cambios poco representativos en la hidrodesintegración de las fracciones. Los resultados de HDS se ajustaron al modelo de ley de potencias de segundo grado, lo que permitió estimar que la energía de activación fue de 96.02 kJ/mol y factor de frecuencia de 2,186.9x 103 min-1. Los parámetros y variables de operación seleccionados permiten concluir que, a mayor temperatura y tiempo de reacción, la extensión de la HDS e HDC fueron mayores y viceversa. También se concluye que fue posible valorizar las fracciones medias presentes en la fase libre por medio de la remoción de azufre porque se disminuye su peligrosidad e incrementan 8 %volumen las fracciones ligeras (nafta, queroseno y gasóleo ligero) por las reacciones de HDC al disminuir en promedio 10 %peso los puntos de ebullición a 380 °C y 4 h de reacción, transformado las fracciones residuales en materia prima para el proceso de desintegración catalítica, proceso existente en una planta de refinación que permitirá restituir el valor económico de los residuales de acuerdo con lo establecido por la LGPGIR. ABSTRACT: The negative environmental impact of hydrocarbon pollution in the saturated zone has prompted the application of mixed remediation technologies to recover fractions in the free phase, which are disposed of or incinerated, contributing to future contamination. Therefore, it is proposed to valorize a mixture of polluting residual middle fractions (DNAPLS) with the number of atoms of carbon C7 C32; by means of hydroprocessing, which it has not been reported in papers. The commercial catalyst NiMo/γ-Al2O3 has physical property and a surface chemical composition appropriates that altogether with the conditions selected at pressure of 70 barg, 750 rpm and temperatures of 340, 360 and 380 ° C with reaction times of 1, 2, 3 and 4 h in a batch reactor, promote HDS and HDC reactions. Among the results obtained, the experimentation at 380 ° C at 4 h was the highest HDS conversion of 81.6 % with an increase in light fractions of 58.45 %volume, followed by a reaction time of 3 h with a 79.2 % HDS conversion with an increase of 56.48 %volume of light fractions. In the tests at 380 ° C at 2 h of reaction and at 360 ° C at 4 h, similar results were obtained, HDS conversions of 70.45 and 72.36 % and increase of the fractions of 54.38 and 54.86 %volume of light fractions were achieved. At 360 ° C in reaction time of 2 and 3 h there was an increase of light fractions of 52 %volume with HDS conversion higher than 57 %. Regarding the HDPs at 340 ° C, in the test of 4 h, HDS conversion of 54 % was achieved with a 51.27 %volume of light fractions. The HDPs in reaction time of 1 h at 340, 360 and 380 ° C had HDS conversions of 34.7, 43.61 and 60.51 %, respectively, with little representative changes in the hydrodisintegration of the fractions. The HDS results were adjusted to the second degree power law model, which allowed estimating an activation energy of 96.02 kJ/mol and frequency factor of 2,186.9x 103 min-1. The selected operating parameters and variables allow me to conclude that, at higher temperature and reaction time, the extension of HDS and HDC were greater and the other way. Also concluded that was possible to value the middle fractions present in the free phase through the removal of sulfur because its danger is reduced and increse 8 % by volume the light fractions (naphtha, kerosene and light diesel) due to the HDC reactions by decreasing on average 10 % by weight the boiling points at 380 ° C and 4 h of reaction, transforming the residual fractions into raw material for the catalytic disintegration process, existing process in a refining plant that will allow the economic value of the fractions residuals to be restored in accordance with the provisions of the LGPGIR.