Simulación del comportamiento de sistemas catalíticos Pt-Mo en reacciones simultáneas de hidrogenación e hidrodesulfuración, basada en la teoría del control a distancia

Simulation of the behavior of Pt-Mo catalytic systems in simultaneous hydrogenation and hydrodesulphurisation reactions, based on the theory of remote control

Este trabajo muestra un método determinista que se basa en la teoría del control a distancia. Esta teoría ha sido propuesta para explicar los efectos de sinergia observados en reacciones de hidrodesulfurización (HDS) e hidrogenación (HID) sobre catalizadores sulfurados. Se plantea un modelo de la microcinética del sistema catalítico Pt-Mo teniendo en cuenta la información disponible sobre HID y HDS de estos catalizadores. Este modelo se inserta en los balances de materia de un reactor continuamente agitado (CSTR) para simular el estado estacionario, así como las tendencias dinámicas de la HDS y la HID de una carga compuesta por una mezcla de moléculas modelo, tiofeno y ciclohexeno. Las curvas de tendencia son cualitativamente comparadas con las observaciones experimentales. Los resultados de la simulación utilizando los modelos basados en la teoría del control a distancia indican que es posible predecir el efecto de sinergia observado cuando se utilizan catalizadores MoS₂+PtS/γ-Al₂O₃ en estas reacciones.

INTRODUCCIÓN

Los modelos que describen  el  comportamiento de catalizadores cobalto-molibdeno (Co-Mo) en hidrotratamiento (HDT) basados en  la  teoría del control a distancia propuesta por Delmon han  demostrado  una  adecuada  aproximación en la reproducción de  la  sinergia  observada en las reacciones de HDT cuando se emplean estos catalizadores. En esta teoría se plantea la hipótesis de que una especie móvil de hidrógeno llamada hidrógeno “spillover” (H_so) se genera sobre la fase llamada fase donora (en ese caso la fase con Co) y que migra hacia la fase aceptora (MoS₂)  modificando  su  superficie  y  generando los  sitios  activos  de  hidrogenación  (HID)  y  de hidrodesulfuración (HDS) sobre el catalizador.

En el trabajo con el CoMo efectuado por Li y Delmon las ecuaciones cinéticas planteadas van más allá de las clásicas de Langmuir-Hinshelwood, ya que considera la presencia y la acción del H_so y en donde la presencia de la fase con Co no tiene en estos catalizadores, otra función que la generación de la mencionada especie móvil. La necesidad de  hacer  una  desulfurización  profunda  para  el HDT de las fracciones más pesadas de petróleo ha forzado a utilizar otros sistemas catalíticos, específicamente  aquellos  que  utilizan  metales nobles los cuales en algunos casos, como sucede en el sistema Pt-Mo, su comportamiento es diferente  al  del  CoMo.  En  este  caso,  a  diferencia del Co,  el  Pt  actúa  como  generador  de H_so y  a su  vez  tiene  sus  propios  sitios  activos  para  la hidrogenólisis  del  enlace C-S.  Este  hecho  se  ha demostrado en trabajos desarrollados en nuestro laboratorio.