Deshidrogenación Oxidativa De Propano

DESHIDROGENACIÓN OXIDATIVA DE PROPANO

CRESPO RAMAL, Beatriz
Grupo 7
Laboratorio de Ing.Química II

DESHIDROGENACIÓN OXIDATIVA DE PROPANO

INTRODUCCIÓN

Los procesos de oxidación selectiva o parcial de hidrocarburos tienen un gran interés desde el punto de vista industrial, ya que representan cerca del 20% de la producción total de la Industria Petroquímica. Las materiasprimas en estos procesos de oxidación son olefinas o hidrocarburos aromáticos.
Hasta mediados del siglo XX las olefinas se obtenían exclusivamente por cracking catalítico de nafta y gas natural. Sin embargo, la capacidad de producción del mismo era insuficiente para cubrir la demanda de olefinas, que se vio incrementada por el desarrollo en la síntesis de nuevos materiales sintéticos derivadosde ellas. Por esta razón las investigaciones posteriores se centraron en la búsqueda de nuevos procesos de producción de olefinas, como la deshidrogenación oxidativa de alcanos.

Reacciones de deshidrogenación oxidativa
En este tipo de reacciones, la molécula de hidrocarburo se transforma en un hidrocarburo con mayor grado de instauración al producirse la ruptura de enlaces C-H yla formación de dobles enlaces C-C y, debido a la presencia de oxígeno, se obtiene agua como subproducto.
En ausencia de oxidante, la deshidrogenación es un proceso reversible y altamente endotérmico, donde la máxima conversión está termodinámicamente limitada a bajas temperaturas, necesitándose temperaturas de reacción relativamente elevadas para obtener conversiones razonables de losalcanos. A estas temperaturas, las reacciones secundarias de craqueo térmico y de formación de coque son difíciles de controlar. Así, el coque formado se deposita sobre el catalizador y hace necesaria la regeneración continua del mismo. A esto hay que sumarle el elevado consumo de energía, consecuencia de la naturaleza fuertemente endotérmica de la reacción, y la posibilidad de que los productosactúen como inhibidores durante el transcurso de la misma.
La adición de oxígeno, además de desplazar la reacción hacia los productos, la transforma en exotérmica, permitiendo que tenga lugar a temperatura más bajas, con lo que se evitan el craqueo y la formación de coque.
El proceso de deshidrogenación oxidativa puede resumirse en el siguiente esquema:
k1
Alcano Alqueno

k2k3
COx

El catalizador será tanto más selectivo cuanto más favorezca la reacción 1 respecto de la 2 y la 3, o lo que es lo mismo, cuanto mayor sean las relaciones k1/k2 y k1/k3.
Los factores que pueden modificar estas relaciones y por tanto, la selectividad son:
- la formulación y la estructura superficial del catalizador.
- el nivel de conversiónde los alcanos.
- la concentración de oxígeno en la mezcla reactiva: el empleo de mezclas reductoras (bajas relaciones O2/alcano) favorece una menor extensión de las reacciones secundarias.

Deshidrogenación oxidativa del propano
En la deshidrogenación oxidativa del propano se obtiene como producto principal propeno, que es el producto de partida en la síntesis del plásticopolipropileno, del ácido acrílico, del cloruro de alilo, de la acetona y de otros muchos compuestos químicos.
Pero además, durante el proceso tienen lugar combustiones paralelas tanto del reactante (alcano) como del producto (alqueno), que conducen a la formación de CO y CO2.
Durante años se han investigado las condiciones de operación con las que se consigue un mayor rendimiento en propenoy se han propuesto diversos mecanismos cinéticos para explicar las transformaciones producidas.
Todas las experiencias se llevaron a cabo en reactores tubulares de cuarzo, en condiciones isotermas y a presión atmosférica. Para alcanzar las temperaturas necesarias para la reacción y asegurar la isotermicidad, los reactores fueron introducidos en hornos eléctricos de temperatura programable...