Reactor de lecho fluidizado de dos zonas con membrana permeable al hidrógeno para deshidrogenación de propano

Medrano Jiménez, José Antonio
Julián Burillo, Ignacio (dir.)

Herguido Huerta, Francisco Javier (ponente)

Universidad de Zaragoza, EINA, 2011
Departamento de Ingeniería Química y Tecnologías del Medio Ambiente, Área de Ingeniería Química

Ingeniero Químico

Resumen: El propileno es uno de los productos químicos más demandados en la industria, tanto en la 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, su demanda 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, si bien también han sido propuestas, a escala de laboratorio, deshidrogenaciones oxidativas y la utilización de reactores de membrana. Las principales limitaciones que posee 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 reactor de lecho fluidizado de dos zonas (RLFDZ) patentado en el año 2008 por la Universidad de Zaragoza y complementándolo, con la utilización en el propio reactor, de membranas permeoselectivas al H2. 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 desplaza el equilibrio hacia la formación de propileno. Esto resultaría un problema grave en un reactor convencional pues simultáneamente se 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. En trabajos previos se experimentó con un catalizador de Pt-Sn/ɣ-Al2O3 y Pt-Sn/MgAl2O4 para llevar a cabo la reacción de deshidrogenación de propano en el RLFDZ y en el RLFDZ con membrana permeoselectiva al hidrógeno respectivamente. En ambos se obtuvieron unos resultados prometedores en la deshidrogenación de alcanos, si bien el comportamiento del Pt-Sn/MgAl2O4 estaba favorecido respecto al de Pt-Sn/ɣ-Al2O3, pero sin llegar a demostrarse la funcionalidad de las membranas permeoselectivas al H2. Así, en el presente Proyecto Fin de Carrera se estudia el comportamiento de la reacción de deshidrogenación de propano para diferentes sistemas de operación empleando un catalizador de Pt-Sn/MgAl2O4: reactor de lecho fluidizado (RLF) convencional, RLFDZ y RLFDZ con membrana permeoselectiva al hidrógeno.

Palabra(s) clave (del autor): deshidrogenación ; propano ; reactor de membrana ; reactor de lecho fluidizado de dos zonas ; rlfdz

Tipo de Trabajo Académico: Proyecto Fin de Carrera