Valorization of scrap tires pyrolysis oil (STPO) through a 2-stage hydrotreating-hydrocracking strategy. Process variables and kinetic modeling

Abstract

Con objeto de contribuir a la gestión sostenible de los neumáticos usados y a la producción de combustibles de alta calidad, se ha desarrollado una estrategia de hidroprocesado en dos etapas de un líquido de pirolisis de neumáticos usados (scrap tires pyrolysis oil, STPO). En la primera etapa de hidrotratamiento se ha procesado el STPO, mientras que en la segunda etapa de hidrocraqueo se han tratado los productos de la primera etapa, con objeto de valorizar el STPO en cuanto a su contenido en (i) azufre (mediante hidrodesulfuración, HDS), (ii) gasoil (mediante hidrocraqueo, HC), y (iii) aromáticos (mediante hidrodesaromatización, HDA).Las etapas de hidroprocesado se han llevado a cabo en un reactor de lecho fijo bajo distintas condiciones de: temperatura, 300-500 ºC; presión, 25-65 bar; y tiempo espacial 0-0.5 gcat h gSTPO-1. En la primera etapa de hidrotratamiento se han empleado distintos catalizadores NiMo sobre soportes micro- y mesopororos, correlacionando las distintas propiedades catalíticas con las variables de proceso, mientras que en la segunda etapa se ha utilizado un único catalizador de PtPd soportado sobre silico-alúmina para profundizar en el efecto de las variables de proceso y la desactivación catalítica. Como índices de reacción se han definido conversiones de HDS, HC y HDA, basadas en el contenido de azufre, gasoil y aromáticos, respectivamente. Mediante distintos esquemas cinéticos se han calculado los correspondientes parámetros cinéticos considerando la desactivación, para llevar a cabo una simulación en un amplio intervalo de condiciones de operación, determinando así las condiciones óptimas.Los resultados obtenidos han permitido obtener una amplia perspectiva de las dos etapas de hidroprocesado para la valorización del STPO, así como del efecto de las distintas propiedades catalíticas de varios soportes, la naturaleza de la desactivación por deposición de coque y los mecanismos cinéticos que rigen cada proceso. Cabe reseñar que, a través de este proceso, se ha conseguido eliminar prácticamente por completo la fracción gasoil del STPO, así como reducir su contenido de azufre a niveles por debajo de 15 ppm (cumpliendo así con los requerimientos legales medioambientales) y eliminar más del 50 % de su contenido en aromáticos. La eliminación casi total del azufre ha conseguido evitar la desactivación por envenenamiento. Así, el catalizador se desactiva por deposición de coque, fenómeno que se ha estudiado tanto cuantitativa como cualitativamente empleando diferentes técnicas de caracterización.