ESTUDIO DE CATALIZADORES CON BASE EN TUNGSTENO PROMOVIDOS CON NÍQUEL MODIFICADOS CON FÓSFORO Y SOPORTADOS EN TAMICES MOLECULARES MESOPOROSOS DEL TIPO MCM-41 Y SU APLICACIÓN EN LA REACCIÓN DE HIDRODESULFURACIÓN DE TIOFENO

Abstract

La remoción de azufre de los hidrocarburos es actualmente el principal problema de la industria de la refinación, debido a la utilización de fracciones pesadas de crudo que contienen una gran cantidad de sustancias que envenenan los catalizadores metálicos, corroen los equipos y causan gran cantidad de problemas ambientales. Como alternativa de solución, en este trabajo se sintetizaron catalizadores con base en tungsteno promovidos con níquel, y modificados con fósforo, soportados en tamices moleculares mesoporosos del tipo MCM-41 puro de óxido de silicio. La síntesis de estos materiales estuvo dividida en dos partes; la primera involucró la preparación del soporte MCM-41 puro de óxido de silicio, la segunda parte correspondió a la impregnación de las sales de tungsteno (12% m/m) y níquel (3% m/m), con 0, 1, 2 y 3 % m/m de fósforo, siguiendo el método de impregnación incipiente sucesiva. Por difracción de rayos X se observó la estructura típica del soporte y las fases metálicas de los catalizadores preparados, trióxido de tungsteno (WO3) para la fase activa y óxido de níquel (NiO) para el promotor, para el fósforo un compuesto con interacción del soporte (SiP2O7); mientras que por MET se confirmó la estructura porosa de los materiales. Por porosimetría se obtuvo una alta área superficial para el soporte, la cual se redujo marcadamente con la impregnación de los diferentes componentes del catalizador, aunque todos los materiales mostraron isotermas bimodales, con carácter microporoso, mesoporoso y del tipo IV. Por XPS se observaron que el tungsteno y el níquel presentaron sus estados de oxidación más estables (WO3 y NiO, respectivamente), sin embargo no se detectó el fósforo, y se sugirió que éste migró hacia la matriz del poro. En la actividad catalítica de la reacción de hidrodesulfuración de tiofeno a presión atmosférica se encontró que el catalizador sin fósforo posee mayor actividad que los demás, notándose que a medida que se incrementa el fósforo los catalizadores se hicieron menos activos, posiblemente por la formación de cristales más grandes, los cuales estarían bloqueando los poros y sitios activos del catalizador. También se sugiere que la forma de incorporación del fósforo en los catalizadores debilita la estructura de éstos. Para la conversión de tiofeno a 33atm de presión se encontró un alto porcentaje de conversión para todos los catalizadores, ya que éstos presentan alta estabilidad térmica y mecánica.