NaftaLa nafta (del árabe, naft), también conocido como éter de petróleo, es un derivadodel petróleo extraído por destilaci...
La importancia de los procesos catalíticos en la industria de la refinación del petróleo y enla petroquímica es reconocida...
combustibles cumplan con las nuevas especificaciones requeridas para minimizar suimpacto ambiental. Hasta ahora, los proce...
metiléter (TAME). A nivel industrial, esto involucra altos costos por lo que esimprescindible encontrar una vía de convers...
haga uso de los catalizadores convencionales de hidrotratamiento para realizar una HDN yHDS suave que eliminaría selectiva...
La catálisis bifásica acuosa (también conocida por sus siglas CBA) es un método utilizadocuando se necesita mezclar una se...
agente de transferencia y el anión/molécula neutra se encuentra débilmente asociado, noimpidiendo la reacción con la moléc...
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Nafta 33

Published on: Mar 3, 2016
Published in: Education      
Source: www.slideshare.net


Transcripts - Nafta 33

  • 1. NaftaLa nafta (del árabe, naft), también conocido como éter de petróleo, es un derivadodel petróleo extraído por destilación directa, utilizado principalmente como materiaprima de la industria petroquímica ("nafta petroquímica" o "nafta no energética"),en la producción de alquenos, como etileno y propileno, así como de otrasfracciones líquidas como benceno, tolueno y xilenos. En la industria química seusa como disolvente. La nafta energética es utilizada para producir gasolina dealto octanaje, mediante el proceso de reformado catalítico y para la generación degas de síntesis (Sintegas o Syngas), que es utilizado a su vez en la producción degas doméstico.Nafta ligera es la obtenida como corriente del producto de tope a los 80°C a 100°Cde temperatura final de destilación (punto final); la nafta pesada es la obtenida conun punto final de 150°C a 180°C. la nafta total es la suma de ambas.Nafta es un combustible altamente volátil, muy inflamable y es utilizado, sobretodo, como combustible para motores a explosión. Su poder calorífico es 11000kcal/Kg = 44.4 MJ/kg. == GasolinaLos autos a nafta (gasolina) usualmente son mas baratos de comprar, son autosun poco mas potentes, las refacciones y mecánicos son mas fáciles de encontrar,aunque los de Diesel son mas económicos de consumo y refacciones además demas amables con el medio ambiente esto los hace mas llamativos por lossentimientos de conciencia que se están promocionando en el mundo respecto almedio ambiente y tambien por la obligación de economizar en los momentos queestamos viviendo.CAPITULO 1INTRODUCCIÓN GENERALLos procesos de conversión en la industria química, petrolera y farmacéutica utilizancatalizadores que presentan altas actividades y selectividades para generar productosquímicos de interés. El desarrollo de nuevos procesos catalíticos que permitan llevar acabo estas conversiones de manera eficiente, es uno de los principales objetivos encatálisis. En este sentido, la catálisis homogénea es una de las áreas de investigación másactivas en las últimas décadas, que se ha dedicado a la búsqueda de nuevas tecnologíasadaptables a la industria para la transformación de la materia prima en productosterminados.
  • 2. La importancia de los procesos catalíticos en la industria de la refinación del petróleo y enla petroquímica es reconocida sin discusión. Tradicionalmente se han descrito dos tiposprincipales de sistemas catalíticos: los heterogéneos, en los cuales los reactantes líquidoso gaseosos se transforman en productos líquidos o gaseosos sobre la superficie de uncatalizador sólido, y los homogéneos, en los cuales los reactantes, los productos y elcatalizador se encuentran dispersos en un disolvente formando una única fase líquida.Las principales virtudes de los sistemas homogéneos son su alta actividad y selectividadbajo condiciones moderadas de reacción, la posibilidad de diseñar y sintetizar complejosmetálicos “a la medida” para cada aplicación particular y la oportunidad de estudiar losmecanismos de reacción en detalle a nivel molecular, permitiendo así nuevos diseños mássofisticados de catalizadores particularmente útiles. Sin embargo, la naturaleza misma delmedio homogéneo ha constituido una limitante para el crecimiento industrial de este tipode tecnología, ya que la recuperación y reciclaje del catalizador (generalmente costoso)puede, en ciertas ocasiones, convertirse en un problema serio de ingeniería de procesos.Aunque la tecnología dominante en la industria sigue siendo la heterogénea, se handiscutido ampliamente las ventajas y desventajas de ambas, y hoy en día la catálisishomogénea, lejos de ser una curiosidad académica, se ha convertido en la alternativaadecuada para un buen número de procesos o productos. Se estima que actualmentealrededor del 25 % de las 18aplicaciones industriales de catálisis operan en fasehomogénea, y este porcentaje tiende a crecer.A lo largo de la historia del desarrollo de la catálisis homogénea, se han buscadocontinuamente formas de combinar las características de reactividad de los complejosorganometálicos con modos prácticos para la recuperación y el reciclaje de loscatalizadores. En este sentido, uno de los avances más importantes en los últimos veinteaños lo constituye la introducción de la técnica bifásica acuosa. Este método utiliza uncatalizador homogéneo disuelto en agua como una fase líquida inmiscible con losreactantes y productos orgánicos. La separación y recuperación del catalizador se realizaentonces por una simple decantación, posterior a la separación espontánea de las fases.La reacción catalítica ocurre en la fase acuosa o en la interfase, reteniendo los modos ymecanismos de reacción homogéneos, es una manera de combinar las ventajas de lacatálisis homogénea con las ventajas físicas de la heterogénea.En el caso de la industria petrolera, hay una necesidad urgente de obtener combustiblesecológicos derivados del petróleo, el cual continuará dominando el mercado para laspróximas décadas hasta que se desarrollen completamente algunos combustiblesalternativos. En particular, habrá un requerimiento sustancial para que la gasolina y otros
  • 3. combustibles cumplan con las nuevas especificaciones requeridas para minimizar suimpacto ambiental. Hasta ahora, los procesos de producción de combustibles hanimplicado el uso de catalizadores heterogéneos convencionales, pero las nuevasregulaciones han conllevado a especificaciones del producto que son difíciles de obtenercon las tecnologías basadas en este tipo de catalizadores. Por lo tanto, se haceimprescindible el uso de nuevos sistemas catalíticos para producir combustiblesecológicos, “green fuels”, lo cual se puede lograr mediante el uso de catalizadoreshomogéneos y más convenientemente, de catalizadores bifásicos líquido-líquido.La refinación del petróleo conduce a una gran variedad de productos de valor comercialimportante como, por ejemplo, las gasolinas. Los niveles de nitrógeno y azufre presentesen estos combustibles superan los valores permitidos por las regulaciones ambientalesvigentes y, por lo tanto deben ser reducidos aún más. Generalmente, la industriapetrolera reduce las concentraciones de nitrógeno y azufre en las fracciones de crudospesados a través de los procesos conocidos como hidrodesnitrogenación (HDN) ehidrodesulfuración (HDS), respectivamente. Estos procesos son llevados a caboempleando catalizadores heterogéneos convencionales de CoMo/Al2O3 y NiW/Al2O3 aaltas temperaturas (300-400 °C) y presiones de hidrógeno (1500-3000 psi). Sin embargo,nuevas regulaciones para los contenidos de azufre y nitrógeno en combustibles (gasolinas)requiere que éstos contengan niveles cada vez más bajos, lo cual no se puede lograr conlos catalizadores convencionales.Una forma de disminuir aún más los niveles de estos contaminantes en los combustiblesconsiste en hidrogenar mediante catálisis homogénea (o aún mejor con catalizadoresbifásicos acuosos) los compuestos aromáticos nitrogenados (quinolina y benzoquinolinas)y sulfurados (benzotiofeno) presentes en estos combustibles para formar aminassecundarias y tioéteres cíclicos, respectivamente, a los cuales en una segunda etapa se lesaplicaría un hidrotratamiento suave que eliminaría selectivamente el nitrógeno y el azufreno deseado, sin afectar otras moléculas que contribuyen a alcanzar los niveles de octanajedeseados. De allí la importancia de estudiar en detalle la hidrogenación de compuestosaromáticos nitrogenados y sulfurados, tales como quinolinas y benzotiofeno. Por otraparte, durante estos procesos de refinación del petróleo se obtienen además otrosproductos de poco valor comercial tales como las naftas, las cuales contienen olefinas(aproximadamente un 50 %), que son poco deseables para la formulación de combustiblesdebido a que producen gomas y otras especies durante la combustión, ocasionandobloqueo en los sistemas de inyección de los motores. En la actualidad, estas olefinaspresentes en las naftas se eliminan hidrogenándolas mediante el uso de catalizadoresheterogéneos y posteriormente se aumenta el octanaje de los combustibles por la adiciónde compuestos oxigenados, tales como el metil-terbutil-éter (MTBE) o el ter-amil-
  • 4. metiléter (TAME). A nivel industrial, esto involucra altos costos por lo que esimprescindible encontrar una vía de conversión que implique un menor costo. En estesentido la catálisis homogénea es una de las áreas de investigación que se ha dedicado ala búsqueda de nuevas tecnologías adaptables a la industria para la transformación demateria prima en productos terminados.Sin embargo, el uso de catalizadores homogéneos y bifásicos como una aplicación alternaal mejoramiento de combustible ha sido muy poco estudiado, limitándose al empleo decatalizadores de rutenio en la hidrogenación de compuestos heteroaromáticosnitrogenados y sulfurados como alternativa para la reducción del contenido de nitrógenoy azufre de combustibles y de complejo hidrosoluble RhH(CO)(tppms)3 (tppms =trifenilfosfina monosulfonada) para la hidroformilación de olefinas presentes en naftas yotras corrientes de refinería.CAPITULO 6HIDROGENACIÓN Y CARBONILACIÓN BIFÁSICA-ACUOSA CONSISTEMAS DE RUTENIO Y RODIO: POSIBLES APLICACIONES ENEL MEJORAMIENTO DE COMBUSTIBLESComo se dijo anteriormente, la industria petrolera tiene dos problemas que resolver amediano plazo en lo que se relaciona con las naftas y los combustibles, en especial con lasgasolinas, las cuales pueden definirse como una serie de hidrocarburos saturados,conteniendo una cantidad relativamente pequeña de compuestos insaturados comoolefinas y aromáticos, así como también una pequeña proporción de compuestosnitrogenados y sulfurados. Por un lado, las nuevas regulaciones ambientales exigencontenidos de nitrógeno y azufre más bajos en los combustibles y por lo tanto deben sereliminados selectivamente hasta niveles que no se pueden lograr con los catalizadores dehidrotratamiento. Por el otro, el contenido de olefinas presentes en las naftas se eliminapor hidrogenación heterogénea, seguida por la adición de compuestos oxigenados comoel TAME y el MTBE para darle mayor calidad (octanaje) a los combustibles, lo queimplicaría un proceso de alto costo. Para resolver estos dos problemas, se puede buscarformulaciones catalíticas bifásica-acuosa que permitan: i) la conversión en un solo paso delas olefinas presentes en las naftas en compuestos oxigenados (como aldehídos yalcoholes); ii) la hidrogenación de los compuestos heteroaromáticos nitrogenados ysulfurados contenidos en las naftas en aminas cíclicas saturadas y tioéteres, bajocondiciones moderadas de reacción para que, posteriormente, en un siguiente paso se
  • 5. haga uso de los catalizadores convencionales de hidrotratamiento para realizar una HDN yHDS suave que eliminaría selectivamente el nitrógeno y azufre no deseado.En el presente trabajo se evaluó la actividad de sistemas catalíticos bifásico-acuoso derutenio y rodio basados en fosfinas sulfonadas para la hidroformilación bifásica de mezclasde olefinas C6 constituyentes de naftas y otras corrientes de refinería, así como tambiénpara los procesos de hidrogenación de benzotiofeno, quinolina y sus mezclas.
  • 6. La catálisis bifásica acuosa (también conocida por sus siglas CBA) es un método utilizadocuando se necesita mezclar una serie de reactivos que no son solubles en el mismodisolvente. Esto ocurre cuando uno de los reactivos es un anión (yalgunas moléculas neutras como H2O2 y complejos de metales de transición como RhCl3)soluble en agua pero no en disolventes orgánicos, y el otro reactivo es un compuestoorgánico que no suele ser soluble en agua. De este modo, el sistema está formado por dosdisolventes inmiscibles entre sí, que aunque se agite vigorosamente, muestra pocatendencia a reaccionar, ya que ambos reactivos permanecen en dos fases separadas.Para que la reacción tenga lugar es necesaria la adición de un agente de transferencia(agente de transferencia en inglés), el cual se asocia al reactivo en la fase acuosa y lotransfiere a la fase orgánica. Normalmente, estos agentes son sustancias orgánicas,frecuentemente sales de amonio o fosfonio cuaternarias, que no sólo facilitan la reacción,sino que aumentan su velocidad varios órdenes de magnitud. Esto es debido a variosfactores: La poca o nula solvatación de los aniones/moléculas neutras en la fase orgánica(provocando la disminución de la energía de activación). El par iónico formado entre el
  • 7. agente de transferencia y el anión/molécula neutra se encuentra débilmente asociado, noimpidiendo la reacción con la molécula orgánica.El empleo de CBA permite conseguir: Una alta reactividad (los reactivos se encuentran en la misma fase con baja hidratación y formando un par iónico suelto. Se puede usar un amplio rango de disolventes o incluso eliminarlos (un catalizador de amonio cuaternario apropiadamente elegido puede extraer casi cualquier anión en casi cualquier medio orgánico, incluso en procesos sin disolvente. Posibilidad de empleo de reactivos sensibles al agua (fosgeno, cloruro de benzoílo, ésteres y sulfatos de dimetilo, ya que están protegidos en el seno de la fase orgánica de la fase acuosa por la tensión interfacial). Una mayor selectividad (una menor energía de activación permite la reducción del tiempo y la temperatura de reacción). Posibilidad de usar bases más baratas y menos peligrosas (el hidróxido es fácilmente transferido y activado en casi todos los disolventes orgánicos).Por todas estas razones, la CBA resulta muy útil desde el punto de vista de la químicasostenible.