Obtención de combustibles líquidos mediante pirólisis catalítica de residuos plásticos

Abstract

La pirólisis, es una reacción química de descomposición en ausencia de oxígeno, la cual da productos sólidos, líquidos y gaseosos, los líquidos obtenidos de la pirólisis tienen características similares a los combustibles líquidos obtenidos a partir de la refinación del petróleo. Asimismo, la pirólisis puede llevarse a cabo en presencia de un catalizador, dicho proceso es denominado pirólisis catalítica. La presente investigación estudia el efecto de la temperatura de operación de la pirólisis y la relación catalizador/materia prima en los rendimientos de productos líquidos. Para lo cual se diseñó y construyó un sistema a escala de laboratorio, así mismo, se recolectó muestras de HDPE provenientes de residuos sólidos urbanos (RSU) y como catalizador se empleó el catalizador de equilibrio (E-Cat) de la unidad de Craqueo Catalítico Fluidizado (FCC) de una refinería local para las pruebas experimentales. Se generó un modelo matemático de optimización en base a datos experimentales, en la cual se encontró que las condiciones operativas que maximizan el rendimiento de combustibles líquidos son: temperatura de operación de pirólisis = 654 °C, relación catalizador/materia prima = 1.2 %. Los rendimientos de productos fueron los siguientes: 83.00 % de líquidos, 16.98 % de gases y 0.02 % de sólidos. Asimismo, se pudo determinar que el producto líquido obtenido tenía fracciones de 9 % de corte de gasolina, 36 % de Nafta/Kerosene, 50 % de corte de diésel y 5 % de residual por lo que puede ser utilizado junto a algún crudo como una carga para las unidades de procesos de una refinería de petróleo.

Pyrolysis is a chemical reaction of decomposition in the absence of oxygen, which produces solid, liquid and gaseous products, the liquids obtained from pyrolysis have similar characteristics to the liquid fuels obtained from the refining of petroleum. Also, the pyrolysis can be carried out in the presence of a catalyst, said process is called catalytic pyrolysis. The present research studies the effect of the pyrolysis operating temperature and the catalyst/raw material ratio on the yields of liquid products. Therefore, a laboratory-scale system was designed and built, and HDPE samples from urban solid waste (MSW) were collected and the equilibrium catalyst (E-Cat) of the Fluidized Catalytic Cracking Unit (FCC) of a local refinery was used as catalyst for experimental testing A mathematical optimization model was generated based on experimental data, in which it was found that the operating conditions that maximize the performance of liquid fuels are: pyrolysis operating temperature = 654 °C, catalyst/raw material ratio = 1.2 %. The product yields were as follows: 83.00 % of liquids, 16.98 % of gases and 0.02 % of solids. Likewise, it was possible to determine that the liquid product obtained had fractions of 9 % gasoline cut, 36 % Naphtha/Kerosene, 50 % diesel cut and 5 % residual so it can be used together with some crude oil as a load for the process units of an oil refinery.