"EVALUACIÓN DEL USO DE CRACKING CATALÍTICO EN LA PRODUCCIÓN DE HIDRÓGENO A PARTIR DE PETRÓLEO PESADO"

En el marco del proyecto FONDECYT 1121188 denominado “Hydrogen and syngas production by partial oxidation of heavy fuel oil”, en el presente trabajo de título se estudia la influencia del craqueo catalítico en la producción de gas de síntesis, en particular de hidrógeno, previo al proceso de oxidación parcial de petróleo pesado. Para ello se realiza el diseño e implementación de dos sistemas catalíticos en un reactor de medio poroso: a) basado en el ingreso del catalizador en el flujo de aire y b) como lecho fijo de material catalítico peletizado.En primer lugar se realiza una investigación del estado del arte del craqueo catalítico en la industria. Se encontró que en la actualidad los principales procesos que lo llevan a cabo son el craqueo catalítico fluidizado (FCC) y el hidrocraqueo. De acuerdo con la factibilidad técnica que tiene un reactor de medio poroso, consistente de un cilindro de acero relleno con esferas de alúmina de 5 mm de diámetro, además de un sistema de pulverización de F.O. 6, se diseñaron dos sistemas catalíticos. Para el sistema de configuración fluidizada se conectó un silo portador de zeolita a la línea de inyección de aire del reactor, cuya dosificación se realizó de forma manual de acuerdo al grado de apertura de una válvula de guillotina. Para el sistema de lecho fijo se realizaron pruebas de empastillamiento del catalizador, utilizando una prensa hidráulica, permitiendo la fabricación de un pelet estable y por ende de la generación de un lecho de 1.5 cm de espesor ubicado en el medio poroso.Los parámetros de operación a monitorear fueron la temperatura de la zona de craqueo, fijada entre 500 y 550 °C, y el tiempo de residencia de la mezcla. Solamente se realiza una prueba experimental preliminar de funcionamiento de cada sistema, y se compara con la línea base (sin craqueo catalítico), para una relación de equivalencia de 1.9 y una velocidad de filtración igual a 28 cm/s. Para la configuración fluidizada se obtiene una temperatura de zona de craqueo de 805.4 ºC, un tiempo de residencia de 0.14 segundos y una concentración de hidrógeno producido de 3.21%. En el caso del lecho fijo, dichos valores fueron de 978 ºC, 0.05 segundos y 9.44%, respectivamente. Finalmente, se recomiendan posibles mejoras a los sistemas diseñados con miras a futura experimentación.
 In the framework of the FONDECYT project 1121188 called "Hydrogen and syngas production by partial oxidation of heavy fuel oil", in the present work, the influence of catalytic cracking in the production of synthesis gas, in particular of hydrogen, prior to the partial oxidation process of heavy oil is studied. For this purpose, the design and implementation of two catalytic systems in a porous medium reactor is performed: a) based on the entrance of the catalyst in the air flow and b) as fixed bed of pelletized catalytic material.First, a state-of-the-art research on catalytic cracking in the industry is carried out. It was found that at present the main processes that carry out are the fluidized catalytic cracking (FCC) and the hydrocracking. According to the technical feasibility of a porous medium reactor consisting of a steel cylinder filled with 5 mm diameter alumina spheres, in addition to an F.O. 6 spray system, two catalytic systems were designed. For the fluidized configuration system, a silo carrying zeolite was connected to the reactor air injection line, the dosage of which was performed manually according to the degree of opening of a guillotine valve. For the fixed bed system, pelletizing tests of the catalyst were carried out using a hydraulic press, allowing the manufacture of a stable pellet and, consequently, the generation of a 1.5 cm thick bed located in the porous medium.The operating parameters to be monitored were the temperature of the cracking zone, fixed between 500 and 550 ° C, and the residence time of the mixture. Only a preliminary experimental test of each system is performed and compared to the baseline (without catalytic cracking) for an equivalence ratio of 1.9 and a filtration rate of 28 cm/s. For the fluidized configuration a cracking zone temperature of 805.4 ° C, a residence time of 0.14 seconds and a hydrogen concentration of 3.21% is obtained. In the case of the fixed bed, these values were 978 ºC, 0.05 seconds and 9.44%, respectively. Finally, possible improvements to systems are recommended for future experimentation