Estudios de craqueabilidad de materias primas renovables y comparación de catalizadores de FCC en equipo de microactividad "short contact time"

Abstract

El presente proyecto fin de carrera se engloba dentro de una línea de investigación, que se desarrolla actualmente en el Grupo de Ingeniería Química y Ambiental (GICA), de la Universidad Rey Juan Carlos, centrada en la producción de biocombustibles. Más concretamente, se busca estudiar la craqueabilidad de materias primas renovables mezcladas con alimentaciones convencionales a unidades FCC, en equipos de microactividad (MAT) short contact time, así como la elección del catalizador más adecuado para llevarlo a cabo. Para su realización, se ha trabajado en colaboración con la Coordinación de Refino de la Dirección de Tecnología de Repsol S.A., bajo la supervisión de Rubén Miravalles. El trabajo experimental del proyecto se ha desarrollado en las instalaciones del Centro Tecnológico Repsol (CTR, Móstoles). Inicialmente se caracterizaron todas las alimentaciones a la unidad para obtener sus propiedades más importantes, algunas de las cuales, como el contenido en oxígeno de las alimentaciones renovables, serán relevantes para analizar las diferencias en rendimientos obtenidas. A continuación se estudiaron dos catalizadores diferentes en una unidad MAT, usando como alimentación un gasóleo de vacío convencional, con la finalidad de comparar los rendimientos obtenidos por cada uno de ellos para varias conversiones, o lo que es lo mismo, a distintas relaciones catalizador/alimentación. Tras estos estudios se llegó a la conclusión de que el catalizador B era más adecuado para el propósito del presente proyecto, ya que es más selectivo hacia los compuestos que pueden ser usados como combustibles. Posteriormente, se introdujeron nuevas alimentaciones a la unidad, de origen renovable, comparando sus rendimientos con los obtenidos con la alimentación tradicional. Las alimentaciones de origen renovable que se utilizaron fueron aceite de soja y ergosterol, que se introdujeron en la unidad mezclados con gasóleo de vacío, con una concentración del 10% en reactivo "bio". Dicho ensayos demostraron que las alternativas "bio" podrían sustituir parcialmente al gasóleo de vacío, con la finalidad de cumplir las especificaciones de incorporación de biocombustibles existentes en la Unión Europea. No obstante, para conseguir resultados aceptables, habría que sacrificar parte del rendimiento obtenido. La alimentación que más asemeja sus rendimientos al gasóleo de vacío es la mezcla de gasóleo de vacío y ergosterol, cuyo comportamiento es muy similar a dicho gasóleo de vacío. Sin embargo, la mezcla de aceite de soja y gasóleo de vacío presenta peor comportamiento en el corte de gasolina y destilados medios, por lo que su utilización para los propósitos del presente proyecto queda descartada. Por último, definida cual es la alternativa "bio" que mejores resultados proporciona, se investigó la concentración óptima a la que se pueden co-procesar ambas alimentaciones. Los resultados mostraron que si se utilizan concentraciones elevadas, la pérdida de rendimiento es demasiado grande y la posibilidad de sustituir parcialmente el gasóleo de vacío pierde interés. Por este motivo, sería interesante para investigaciones futuras realizar estos mismos experimentos analizando cual es la cantidad de alimentación "bio" que pasa a los productos finales. De esta forma, se podría obtener de manera precisa el porcentaje de gasolina y gasóleo que está formado por alimentaciones renovables, pudiendo ajustar esta cantidad a los límites establecidos en la ley. Con esto se conseguiría cumplir con las especificaciones, sacrificando lo mínimo posible el rendimiento. No hay que olvidar tampoco que si el escenario actual de precios al alza del crudo de petróleo sigue en aumento, las alternativas biológicas podrían ganar terreno, ya que la pérdida de rendimiento podría verse compensada con una ganancia de rentabilidad (en términos económicos).