Intensificación del proceso de hidrogenación selectiva de 1-Butino mediante el empleo de un micro-reactor

Abstract

La purificación de cortes provenientes de procesos de “cracking” para la obtención industrial de 1-Buteno (1BE), requiere la eliminación por hidrogenación selectiva catalítica de las impurezas (dienos y acetilénicos). El 1BE es empleado como copolímero en la producción de polietileno de alta densidad. Reactores catalíticos de lecho fijo con la mezcla de hidrocarburos e H2 fluyendo en co-corriente en flujo ascendente o descendente son la tecnología normalmente utilizada a escala industrial. Las temperaturas de operación van desde valores ambientes hasta alrededor de 50-60 oC. Las presiones de entre 8 y 20 bar, son lo suficientemente altas como para mantener los hidrocarburos en fase líquida. Concentraciones típicas para el BD y el 1-butino (BY) en estos cortes son de alrededor del 1% molar. Luego de la purificación catalítica de esta corriente el contenido de diolefinas y compuestos acetilénicos no debe superar las 20 ppm. Se ha verificado que existen fuertes resistencias difusionales en el catalizador comercial, lo cual provoca significativas pérdidas de la sustancia a purificar, 1BE. Los reactores tipo slurry o moving bed, con pastillas de catalizador lo suficientemente pequeñas, permitirían evitar las restricciones difusionales, pero su aplicación industrial no es conveniente debido a la erosión de los equipos, atrición del catalizador y las costosas etapas de filtración que serían necesarias. En el grupo de trabajo se ha logrado caracterizar cinéticamente un catalizador comercial para el sistema reactivo en estudio. Las experiencias se llevaron a cabo empleando pastillas enteras del catalizador comercial. El análisis incluyó el tratamiento de las restricciones difusionales dentro de la capa activa del catalizador. Dada la importancia central que tienen los datos cinéticos en el diseño de reactores químicos a escala industrial y en la dilucidación de mecanismos catalíticos, hubiera sido ventajoso obtener los datos de velocidades de reacción libres de la influencia de los efectos difusionales. Aunque se hicieron intentos utilizando un reactor slurry de laboratorio, ya que es considerado como el sistema más adecuado para ensayar catalizadores, desafortunadamente problemas presentados durante la operación hizo que la opción fuera descartada. En este trabajo se presenta un estudio experimental de actividades y selectividades obtenidas en dos reactores de laboratorio. El comportamiento de un reactor de lecho fijo convencional (RLF), que emplea pastillas enteras del catalizador comercial tipo egg shell en base Pd, es comparado con un micro-reactor (MR) que fue diseñado y construido específicamente para ensayar el catalizador comercial. El mismo emplea el catalizador comercial molido a un tamaño de partícula conveniente.