alberto

XXI SICAT. Málaga-Benalmádena-Costa. España, 2008

Investigación del efecto de la adición de agua sobre los procesos
de
hidrodesulfurización,
hidrodesnitrogenación
e
hidrodesaromatización en fracciones pesadas del petróleo.
Favio Jiméneza, Viatcheslav Kafarova,*, Manuel Núñezb
a Escuela de Ingeniería Química, Universidad Industrial de Santander, Kra 27 calle 9, Tel. 7-6344746,
Fax7-6344684, Bucaramanga, Colombia
b Instituto Colombiano del Petróleo, Ecopetrol -ICP, Piedecuesta, Colombia
Resumen
Fondos de vacío desasfaltados emulsionados con agua a concentraciones de 2.5, 5.0, 7.5 y 10.0 %,
fueron hidrotratados en planta piloto empleando catalizadores de NiMo/γAl2O3. Los efectos de
la concentración de agua y de la temperatura de hidrotratamiento fueron investigados sobre lascurvas de destilación y los cambios en los contenidos de azufre, nitrógeno, metales, familias de
aromáticos y carbón Conradson. Los resultados señalan que el incremento de agua ocasiona
inhibición para las reacciones de metales y nitrógeno, inhibición leve para las reacciones de
compuestos azufrados a 370 y 390°C, pero efecto promotor a 350°C. Fue observado un
incremento del 14% en lacantidad de carga recuperada por destilación, pasando de 85 a 97%,
cuando 5.0% de agua fue emulsionada, así como un aumento significativo en la conversión de
monoaromáticos a todas las temperaturas. También se observó un incremento en la relación
Hidrógeno/Carbón a concentraciones menores de 5% de agua, y un efecto favorable para la
reducción de carbón Conradson. Posibles explicaciones sondiscutidas.
Palabras clave: HDS; HDN; HDA; HDM; DMO; emulsiones; Agua; SimDis.
Antecedentes
La necesidad de mejorar catalizadores y procesos ha llevado a revisar todas las posibles
variables que puedan limitar las reacciones de hidrotratamiento (HDT) al interior de cargas
reales. Efectos inhibitorios y promotores de productos de reacción y de compuestos presentes
en las cargas han sido ampliamentereportados [1-7]. Sin embargo, el efecto del agua sobre las
reacciones de HDT de cargas reales ha recibido menos atención, más aun cuando el agua es
retirada cuando se extrae el petróleo, y es considerada indeseable en las operaciones de refinería.
Compuestos órgano-oxigenados han sido reportados como inhibidores para el HDT de
moléculas como benzotiofeno y dibenzotiofeno [8-10], o comoinhibidores/promotores en
reacciones de hidrodesnitrogenación (HDN) [6,9,11], o con efectos mínimos sobre el HDT de
otros compuestos oxigenados [12]. Algunos investigadores han encontrado inhibiciones de agua
sobre la HDS, sugiriendo limitaciones en la adsorción del “di-hidrógeno” en lugar de
competencia por los sitios activos del catalizador [13].

III-1

Laurent y Delmon (1994) [12] estudiaronel efecto de agua, amoniaco y H2S en el HDT
de diferentes grupos oxigenados usando catalizadores NiMo y CoMo. Encontraron que el efecto
del agua sobre los parámetros cinéticos es bastante bajo para ambos catalizadores, mientras que
la hidrogenación del grupo cetona y la conversión de los grupos esteres carboxílicos son
levemente inhibidas. Chadwick et al. (1996) [14] estudiaron el efecto deagregar agua en la
cinética de hidrogenación de tetralina a decalina a 7 MPa y 330°C usando un catalizador
PNiMo/Al2O3 en presencia de H2S. Encontraron que la actividad de hidrogenación disminuye
al aumentar la concentración de agua, sin embargo, este efecto se ve limitado por la presencia
de H2S, ya que disminuye la influencia del agua a medida que aumenta su concentración.
Siewe et al. (1998)[15] usaron catalizadores dispersos durante la investigación de la
HDS de un diesel, probando diferentes medios de hidrogenación incluyendo H2 generado a
partir de CO/H2O mediante WGSR (Water Gas Shift Reaction). Encontraron que la adición de
agua no tiene efectos aparentes en las características físicas de los productos de la reacción pero
inhibe levemente la actividad catalítica....