Deshidrogenación catalítica de propano en un nuevo reactor multifuncional: lecho fluidizado de dos zonas (RLFDZ) con membrana permeable al hidrógeno

Julián Burillo, Ignacio
Herguido Huerta, Francisco Javier (dir.) ; Téllez Ariso, Carlos (dir.)

Universidad de Zaragoza, CPS, 2010
Ingeniería Química y Tecnologías del Medio Ambiente department,

Ingeniero Químico

Abstract: El propileno es una olefina con múltiples usos, tanto en la industria petroquímica para la producción de poligasolinas (usado como aditivo) como en la industria química para la elaboración de polímeros (polipropileno, acrilonitrilo, oxoalcoholes, óxido de propileno, butanol, cumeno, isopropanol y oligómeros de propeno). Debido a su gran utilidad, la demanda de olefinas ligeras (etileno y propileno, principalmente) ha sufrido un fuerte incremento durante las últimas décadas, lo que ha significado el comienzo del desarrollo de nuevos procesos alternativos a los petroquímicos tradicionales (craqueo con vapor y craqueo catalítico). Los procesos de producción directa de propileno a partir de deshidrogenación catalítica no oxidativa se vienen realizando desde los años 30 aunque también han sido propuestas, a escala de laboratorio, deshidrogenaciones oxidativas y utilización de reactores de membrana. Las limitaciones de la deshidrogenación de propano residen, principalmente, en la alta endotermicidad de la reacción, la restricción del equilibrio termodinámico (bajas conversiones) y la existencia de reacciones paralelas (craqueo) que merman la selectividad al producto deseado. Además, el proceso obtiene rendimientos adecuados únicamente trabajando a temperaturas elevadas, a las cuáles existe formación de depósitos carbonosos sobre la superficie del catalizador, produciendo su desactivación. Todos estos efectos adversos se pretenden mitigar trabajando con el RLFDZ recientemente patentado en la Universidad de Zaragoza y complementándolo con la utilización en el propio reactor de membranas permeoselectivas al H2. En trabajos previos se experimentó con un catalizador de Pt-Sn / MgAl2O4 para llevar a cabo la reacción obteniéndose resultados prometedores en la deshidrogenación de alcanos, mejorando los obtenidos con soportes basados en alúmina. Las dos zonas inducidas en el reactor permiten reacción y regeneración de catalizador al mismo tiempo en continuo y, además, el uso de membranas para retirar el H2 formado en reacción desplazará el equilibrio hacia la formación de propileno. Esto resultaría un problema grave en un reactor convencional pues favorece la deposición de coque en la superficie del catalizador y su consiguiente desactivación, pero en el RLFDZ está resuelto por la regeneración en continuo. Los objetivos de este proyecto son detallados a continuación: 1.- Síntesis y estabilización del catalizador Pt-Sn /MgAl2O4. 2.- Determinación de propiedades fluidodinámicas mediante ensayos de fluidización. 3.- Calibración de equipos de proceso (Cromatógrafo de gases microGC-R3000, medidores de flujo). 4.- Montaje y puesta a punto del sistema experimental. 5.- Fase experimental (ensayos de reacción con variación de temperaturas, presiones parciales de reactivos, alturas relativas reacción-regeneración y fuerzas impulsoras de permeación a través de membrana en reactor multifuncional). Optimización de las condiciones experimentales. 6.- Discusión acerca de los resultados obtenidos y comparación con los hallados en estudios previos sobre deshidrogenación de propano llevados a cabo en otros sistemas experimentales, con distintos catalizadores y sin la utilización de membranas.

Tipo de Trabajo Académico: Proyecto Fin de Carrera