Kinetic analysis of the thermal decomposition of Colombian vacuum residua by thermogravimetry

Análisis cinético de la descomposición térmica de fondos de vacío colombianos mediante termogravimetría

Cinco fondos de vacío colombianos fueron procesados mediante descomposición  térmica en una balanza termogravimétrica. Tres tasas de calentamiento fueron empleadas para calentar la muestra hasta una temperatura de 650 °C. El análisis cinético fue realizado mediante el método de Coats-Redfern para describir la pirólisis no isotérmica del residuo, se propuso un modelo de reacción donde el orden de la reacción aumenta gradualmente de primer a segundo orden y se encontró un  excelente ajuste de los datos calculados con los datos experimentales. Los resultados también indican que la pirólisis de un fondo de vacío no puede ser modelada por un solo mecanismo de reacción.

Introducción

El producto de fondo de una unidad de destilación al vacío se conoce como residuo de vacío. Se trata de un hidrocarburo extremadamente pesado con una gravedad API inferior a 12 y a veces es sólido a temperatura ambiente. Los residuos de vacío suelen tener una alta concentración de níquel, vanadio y azufre y son la alimentación preferida para los procesos de alta conversión, como la coquización retardada y la coquización flexible. Debido al aumento de la producción de petróleo pesado en todo el mundo, la producción de residuos de vacío también ha aumentado y las refinerías han buscado formas de hacerla más rentable. De este modo, la conversión de los residuos de vacío ha cobrado interés en los últimos años.

La termogravimetría es una técnica calorimétrica muy utilizada en la que se calienta una muestra a una determinada velocidad de calentamiento y se mide constantemente su peso. En el caso de los hidrocarburos, a medida que aumenta la temperatura la muestra se descompone en hidrocarburos más ligeros y coque, que permanece en el recipiente de la muestra. Esta técnica es muy utilizada para el análisis cinético, ya que los experimentos se realizan de forma fácil y rápida. Además, los parámetros cinéticos no son tan diferentes de los obtenidos en un reactor discontinuo (Almerri 2004). La velocidad máxima de calentamiento encontrada en la literatura es de 150 °C/min (Yue & Watkinson 1997) y la temperatura máxima es de unos 800 °C. Es necesario utilizar un gas inerte portador para eliminar los productos de la descomposición térmica. Los gases portadores más utilizados son el nitrógeno y el argón con caudales de 10 a 150 ml/min.