Degradación catalítica de polietileno de baja densidad utilizando catalizadores de FCC

Abstract

RESUMEN: Tomando en cuenta que los desechos de productos plásticos es de gran preocupación a nivel mundial, investigaciones recientes se han enfocado en nuevas tecnologías de reciclaje de este tipo de residuos. Gran parte de las investigaciones actuales están centradas en el reciclado terciario de polímeros, que permitan la recuperación de materias primas o la producción de otros compuestos de uso final o intermediario. En muchos casos se obtienen mezclas de hidrocarburos de diversa complejidad que pueden utilizarse como combustibles. El desarrollo de esta investigación se centra en la evaluación de la desintegración catalítica del LDPE disuelto en gasóleo (Carga Típica Tula) y la distribución de los productos gas seco, GLP, gasolina, Aceite Cíclico Ligero, Aceite Cíclico Pesado y Coque obtenidos a 520°C y 460°C a diferentes relaciones catalizador/carga. El sistema de evaluación utilizado es un micro-reactor de lecho fluidizado denominado ACER (Advanced Catalytic Evaluation Research Model), gracias al apoyo del Laboratorio de Microactividad del Instituo Mexicano del Petróleo, IMP. Para su validación se llevaron a cabo experimentos en la unidad de microreacción, utilizando dos catalizadores: un catalizador de equilibrio y un catalizador desactivado hidrotérmicamente.

El procedimiento de evaluación empleado en la experimentación, consistió en modificar el tiempo de inyección puntualmente en 150, 100 y 75s, para ajustar los valores de la relación catalizador/aceite (C/O) a 3.0, 4.5 y 6.0 respectivamente usando la misma muestra de catalizador durante toda la prueba para lo cual fue necesario someter el catalizador empleado a una regeneración in situ. Tanto la masa del catalizador como la velocidad de alimentación del gasóleo se mantuvieron constantes en todas las pruebas siendo el valor de 9.0g y 1.2g/min respectivamente. Con este protocolo de evaluación se obtienen altos niveles de conversión del 69.7%peso hasta el 80.2%peso. Además en muestras cuya conversión es cercana al 75% se realizó la prueba de PIONA para un análisis más detallado del producto líquido. El análisis del producto líquido reporta una mayor composición de olefinas en la gasolina obtenida en la degradación de la mezcla LDPEgasóleo con el ECAT, los compuestos entre C5 y C6 presentaron mayor selectividad. ABSTRACT: Mexico's new solid waste law took effect on August 19, 2010. It bans businesses from giving away non-biodegradable plastic waste like plastic bags. The present investigation focuses on the development of a new catalytic approach to simultaneously produce refinery oil fraction fuels and to reduce visual pollutant of waste plastics by employing a catalytic process with strong acid catalysts. The rating system used is a micro-fluidized bed reactor called ACE-R (Advanced Catalytic Research Evaluation Model), in the Laboratory of Microactivity in the Mexican Petroleum Institute (IMP). For validation, experiments were performed in the micro-reaction unit using two kinds of catalysts: equilibrium FCC catalyst (ECAT) and hydrothermally deactivated catalyst. The experimentation was carried out by modifying the injection time promptly at 150, 100 and 75s to adjust the values of the catalyst/oil ratio (C/O) at 3.0, 4.5 and 6.0 respectively, using the same catalyst sample throughout the test. The catalyst mass 9.0g and the oil feed rate 1.2g/min were kept constant in all tests.

The catalytic cracking of the low density polyethylene (LDPE) dissolved in oil was tested and the distribution of the products like dry gas, LPG, gasoline, cyclic light oil, cyclic heavy oil, and coke obtained at 520°C and 460°C at various catalyst/oil ratios were investigated and determined. With this assessment protocol, the LDPE conversion over the catalysts varied from 69.7wt% to 80.2wt%. The catalytic activity may relate to surface acidity of the catalyst. The composition of liquid products obtained at a conversion 75% was made using PIONA test. Liquid product analysis consists of high olefin composition in gasoline fractions with ECAT catalyst, compounds between C6 and C7 are an important contribution to the selectivity of the products obtained. It has been proven that it is possible to obtain fuels using LDPE waste as precursor with the technical approach shown in this work.