Evaluación catalítica y caracterización de sistemas de NIW/AL2O3-TIO2 para hidrosulfuración profunda - Tavizón Pozos, Jesús Andrés (Universidad Autónoma Metropolitana, 2011)
Se determinó el punto de carga cero de los soportes así como los cambios en sus bandas de transferencia debido al aumento en la cantidad de titania y su estructura cristalina con difracción de rayos X (DRX).Los catalizadores en estado óxido se caracterizaron por espectroscopia de reflectancia difusa de UV-vis, espectroscopía Raman, desorción térmica programada de amoniaco (TPD-NH3), reducción térmica programada(TPR), espectroscopía fotoelectrónica de rayos X (XPS), microscopía electrónica de transmisión a alta resolución (HRTEM) y oxidación térmica programaday análisis termogravimétrico(TPO/TGA). Los catalizadores se evaluaron en la HDS de dibenzotiofeno a 320°C y 800 psi de presión de hidrógenoen un reactor trifásico de configuración batch. Se encontró una disminución en el punto de carga cero para las muestras con TiO2del orden del 10%, que influye en la deposición e interacción de las especies aniónicas de wolframio en superficie del soporte. Por otro lado, los catalizadores de W/Al2O3impregnados a pH=4, exhibieron un aumento en la actividad del 40% con el contenido de titania. Este incrementoen la actividad pudo deberse a una disminución en la interacción metal-soporte con el aumento de contenido de titania en el soporte, lo que ocasionócambios en la coordinación de las especies de wolframio de tetraédricas a octaédricasque dieron lugar auna mayor sulfuración.Asimismo, se encontró un aumento en la actividad en el catalizador de W/AT2 a una menor temperatura de sulfuración. Los catalizadores impregnados a pH=4 fueron 70% más activos que los impregnados a pH=9. Esta disminución en la actividad se relacionaría con la formación de menor cantidad de especies de politungstatosy mayor cantidad de cristalitos de WO3,originado por la interacción de las especies de la solución con el soporte a pH de impregnación básico, como lo señalaron los resultados espectroscópicos.; El uso de soportes de óxidos mixtos de Al2O3-TiO2ha sido una opción encatalizadores de hidrodesulfuración (HDS) para producir diesel ultralimpioya que ha mostrado aumentoen el área superficial de la titania y en la actividad de los catalizadores soportados en alúmina. Con base en esto, se evaluó el efecto de dos composiciones en el soporte en catalizadores de W/Al2O3-TiO2y NiW/Al2O3-TiO2sintetizados por el método de sol-gel, usando las relaciones atómicas de Al/Ti=10 y 2 y alúmina de referencia. Asimismo, en la síntesis de estos catalizadores soportados, la etapa de impregnación juega un papel importante en la génesis de especies activas en hidrodesulfuración.Por lo tanto, resulta de interés conocer las características de la superficie del soporte y las especies en solución deben conocerse. Un factor para controlar la especiación es el pH de la solución y para este propósito se sintetizaron catalizadores de W/Al2O3-TiO2a dos diferentes pH de solución de la sal precursoradonde ocurren cambios significativos en las especies formadas.Se prepararon tres series de catalizadores soportados en tres soportes diferentes: Al2O3, Al2O3-TiO2(Al/Ti=10y 2) sintetizados por sol-gel de alcóxidos. Se impregnarona una cargade 2.8 átomos de W/nm2y una relación atómica Ni/(Ni+W)=0.4. La primera serie comprendió Wsoportadoimpregnado a pH=4(W4), la segunda serie se formó de Wsoportado impregnado a pH=9(W9)y la tercera serie comprendió NiW soportado(NiW). ; El catalizador deNiW/AT2presentóun incremento del 25% enla actividadrespecto al catalizador NiW/Al2O3.Además las técnicas antes mencionadasmostraron una disminución de la interacción metal-soporte con el aumento de titania, lo que podría dar a una mayor formación de la fase NiWS. En paralelo, se encontró unligero aumento en la longitud de las láminas de WS2en los catalizadores con contenido de titania respecto a la alúmina, indicando que la dispersión puede aún ser optimizada. El catalizador de NiW soportado en Al2O3-TiO2con relación atómica Al/Ti 2 mostró ser un potencial sustituto de los catalizadores actuales para la reducción de azufre en cargas para diesel ultralimpio.Para evaluar el depósito de coque derivado de la desactivación de los catalizadores, se caracterizaron los catalizadores usados después de reacción mediante las técnicas deHRTEM y TPO/TGA. A partir de los resultados se encontró una correlación entre la actividad catalítica y el número de sitios ácidos fuertes, donde este último valor disminuyó al aumentar el contenido de TiO2en elsoporte, para el cual se obtuvo una velocidad de reacción mayor. Asimismo, del estudio de TPO se encontró que la muestra soportada en Al2O3-TiO2con el mayor contenido en Ti dio lugar a un incremento en la estabilidad de la fase sulfurada, a partir de unamenor formación de coque, con respecto al catalizador soportado en alúmina.