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Los derechos son por un proceso para fabricar catalizadores que produzcan combustibles limpios de ultra bajo azufre
En fechas recientes, Japón y Canadá concedieron al Instituto Mexicano del Petróleo (IMP) las patentes JP5495563 y CA2620656. Dichas patentes tratan sobre un proceso para la preparación de una composición catalítica para el hidroprocesamiento de fracciones del petróleo, que permita a Petróleos Mexicanos (pemex) producir diésel de ultra bajo azufre (DUBA). El doctor José Antonio Toledo, líder del proyecto D.00447, señaló que por esta misma invención y al mismo grupo de trabajo, en 2013 le fueron otorgadas al IMP las patentes en México y Rusia, y se espera en los próximos meses obtener la de Estados Unidos. Señaló que el proceso desarrollado por el grupo de investigación que dirige –integrado por los doctores Miguel Pérez Luna, Ma. Antonia Cortés Jácome, José Escobar Aguilar, Ma. Lourdes Mosqueira, Carlos Ángeles Chávez, Esteban López Salinas, Víctor Pérez Moreno, Rodolfo Mora y Marcelo Lozada y Cassou– es una composición catalítica novedosa altamente activa para las reacciones de hidroprocesamiento de diferentes fracciones o cortes de hidrocarburos contenidos en el petróleo, preferentemente para las reacciones de hidrodesulfuración, hidrodesnitrogenación e hidrogenación de aromáticos. Para realizar el proceso de fabricación de los catalizadores –explicó el doctor Toledo– se siguió, en este caso, una vía diferente a la habitual; es decir, “a través de métodos de síntesis inorgánica tratamos de controlar el tamaño de partículas inferiores a los cinco nanómetros, obtuvimos la fase activa y de ahí formulamos los catalizadores con un binder o agente aglutinante, los mezclamos y fabricamos los catalizadores en forma de extruidos cilíndricos o trilobulares, con la resistencia mecánica requerida para el proceso”. Posteriormente, se desarrolló una metodología específica para la activación del catalizador, para llevar a cabo la evaluación catalítica a nivel planta piloto, con cargas de gasóleos de diferentes refinerías de pemex. Agregó que el catalizador desarrollado por el IMP, con alta capacidad hidrogenante, permite reducir los niveles de azufre en los gasóleos por debajo de diez partes por millón (ppm) en un diésel producto. El proceso de hidrodesulfuración tiene como propósito la remoción del azufre de los compuestos orgánicos mediante una reducción, en donde el azufre se transforma a H2S y en un proceso posterior este último se convierte en azufre elemental. Dicho proceso se basa en poner en contacto una corriente de hidrógeno, bajo presión y temperatura con la corriente de las fracciones
de petróleo (gasóleos, aceites cíclicos ligeros, naftas, etcétera), donde se rompen los enlaces químicos carbono-azufre y carbono-nitrógeno, para lograr la remoción de azufre y el nitrógeno. Adicionalmente, comentó que los compuestos nitrogenados inhiben el desempeño de los catalizadores. Por lo tanto, en este catalizador se desarrollaron sitios hidrogenantes y desulfurantes que permitan minimizar el efecto inhibidor de los compuestos nitrogenados y eliminar mediante la hidrogenación el impedimento estérico de los compuestos tipo 4,6 dimetildibenzotiofeno. Con esta formulación es posible lograr combustible diésel con contenido de azufre menor a 10 ppm. Los primeros en México… El doctor José Antonio Toledo aseveró que estos desarrollos del IMP son los primeros prototipos que han demostrado su buen desempeño a nivel planta piloto en México, con cargas reales de las refinerías de pemex; estos catalizadores alcanzan los niveles de ultra bajo azufre con los gasóleos que se utilizan en las refinerías y contienen altos contenidos de contaminantes, principalmente azufre y nitrógeno. Ahora, agregó, el siguiente paso es el escalamiento y/o fabricación, y prueba industrial del catalizador desarrollado. El escalamiento lo buscaremos a través de alianzas con empresas extranjeras para hacer la maquila, en tanto el IMP desarrolla sus capacidades en este sentido. Por el momento, nuestro equipo de trabajo puede obtener del orden de un par
de kilos por lote de catalizador particulado, ya sea en forma cilíndrica o trilobular. “Lo meritorio de gran parte de nuestro esfuerzo es que hemos creado formulaciones que cumplen con las especificaciones requeridas para que el material pueda ser sometido a las cargas y presiones dentro de un reactor industrial, causadas por el peso del mismo catalizador como por el del diésel, además de las condiciones severas de presión y temperatura de la operación”, aseveró. Indicó que es necesario, previo a la evaluación en planta piloto, que un catalizador cumpla con ciertas características físicas para evitar
la fractura y generación de partículas de tamaño menor y/o en polvos, que por ende ocasione problemas de caída de presión en el proceso. “En este grupo hemos logrado formular los catalizadores en forma de
extruidos cilíndricos y trilobulares con adecuada resistencia a la fractura, para que puedan ser evaluados sin problema en un reactor a nivel planta piloto, con las características físicas que demandaría su aplicación final”. Actualmente, dijo, “empleamos nuestros catalizadores a nivel de prueba en una planta piloto, con un nivel de medio litro de catalizador, pero hace falta una prueba semi industrial en la que podamos evaluar una o dos toneladas o por lo menos, 100 kilos”. En las pruebas industriales la menor cantidad utilizable es de 70 toneladas. La iniciativa de realizar este proyecto surgió en 2005 cuando se vio la necesidad de generar catalizadores que pudieran producir combustibles limpios de ultra bajo azufre, NOM-086-SENER-SEMARNAT, que entre otros aspectos exige que el contenido de azufre en el diésel sea menor de 15 ppm. Dicha normatividad de protección ambiental, que entonces estaba por entrar en vigor, finalmente se estableció en el año 2010. Además, para aprovechar al máximo las reservas petrolíferas es necesario procesar cargas cada vez más pesadas. El contenido de dichos contaminantes se incrementa en los combustibles producidos; por lo tanto, es necesario el desarrollo y/o mejoramiento continuo de nuevos procesos y materiales catalíticos que eliminen estos contaminantes de los hidrocarburos o combustibles fósiles de una manera más eficiente, con el propósito de minimizar las emisiones gaseosas contaminantes a la atmósfera y así cumplir con las regulaciones ecológicas que son cada vez más estrictas, puntualizó el doctor Toledo.
