Avances en la obtención de gasolina de alquilación empleando líquidos iónicos como catalizadores

Abstract

RESUMEN: La reacción de alquilación es una reacción muy versátil en la que las olefinas reaccionan con isoparafinas (principalmente isobutano) y producen compuestos orgánicos ramificados, en presencia de catalizadores. En el campo petrolífero, esta reacción es de gran interés porque permite obtener alquilado, que constituye una de las corrientes producidas en la refinación del petróleo que se utiliza en la formulación de las gasolinas comerciales. Los catalizadores que se emplean actualmente a nivel industrial como el H2SO4 y el HF son sumamente tóxicos y corrosivos e implican altísimos consumos de agua en el proceso de lavado y recuperación de estos catalizadores, por tal razón se ha desarrollado una ardua labor de investigación a nivel mundial para desarrollar catalizadores de menor toxicidad, dentro de estos, unos de los catalizadores más prometedores para sustituir los catalizadores convencionales son aquellos de tipo líquidos iónicos. Actualmente, en Estados Unidos y China se emplean este tipo de catalizadores, sin embargo, dado que los líquidos iónicos se desempeñan como ácidos tipo Lewis, Brønsted o una combinación de éstos, las investigaciones continúan en búsqueda de prototipos más estables químicamente que no requieran de cargas deshidratadas como los empleados en estas tecnologías. En este trabajo, se desarrolló un estudio del estado del arte sobre investigaciones desarrolladas para la obtención de nuevos catalizadores basados en líquidos iónicos. Así mismo, se incluye información sobre los procesos tradicionales que existen en México, mismos que utilizan ácido fluorhídrico (UOP y Phillips) por lo que se omitió información de plantas con H2SO4. También se incluye un estudio crítico de las investigaciones desarrollada en la obtención y evaluación de líquidos iónicos del tipo ácidos de Lewis y Brønsted en la estructura de dichos líquidos iónicos, incluyendo catalizadores base líquidos iónicos soportados en materiales inorgánicos y los avances en el desarrollo de tecnologías por la obtención de gasolinas de alquilación empleando líquidos iónicos como catalizadores. Para reducir los riesgos asociados con el uso de HF y H2SO4, se han realizado esfuerzos en investigación y desarrollo tecnológico a nivel mundial con la finalidad de sustituir dichos ácidos, por catalizadores líquidos y/o sólidos. Los líquidos iónicos actualmente aparecen como los candidatos con mayor potencial para sustituir a los catalizadores ácidos empleados convencionalmente; sin embargo, aún se requieren resolver algunas limitaciones que presentan los prototipos actuales a nivel industria, fundamentalmente relacionada con estabilidad química en presencia de humedad, ya que estos se desactivan y se provoca que la regeneración in-situ empleando cloruro de hidrógeno sea necesaria en cada ciclo de proceso, minando así la rentabilidad del proceso por lo que las investigaciones en el campo continúan en busca de prototipos con mejor desempeño y estabilidad. En el presente trabajo se realizó un estudio del estado del arte sobre la reacción de alquilación catalizada con líquidos iónicos con base en artículos y revistas científicas mismas que recopilan información sobre los esfuerzos que se ha estado realizando en los últimos años para comprender más a fondo el desempeño entre las alternativas para producir gasolina de alquilación destacan las investigaciones y aplicaciones relacionadas con la utilización de líquidos iónicos, que representan un método más seguro, rentable y eficiente que las tecnologías convencionales de alquilación. Por tanto, es importante destacar que la tecnología de alquilación con líquidos iónicos es prometedora y cualquier esfuerzo en investigación y desarrollo tecnológico en esta línea, será una aportación importante para avanzar hacia la aplicación de tecnologías de última generación. En la búsqueda de líquidos iónicos rentables para el proceso de alquilación se han tenido resultados alentadores, tales como los líquidos iónicos basados en aminas e imidazol ([Et3NHCI]-GaCI3 y [BMIm]ci- aici3), con los que se ha logrado tener alquilado a temperaturas cercanas a la temperatura ambiente, con RON de 91.3 y 90.3, respectivamente. Destacando que a dichas temperaturas de operación se reduce el gasto energético, logrando que los líquidos iónicos mantengan su estabilidad química y térmica, sean fácilmente trasportables y almacenables, además de poder reutilizarse en el proceso sin perder su efectividad. Actualmente en el Instituto Mexicano del Petróleo se están realizando estudios con diferentes líquidos iónicos (líquidos iónicos soportados en materiales inorgánicos y poli- líquidos iónicos) con el fin de establecer una alternativa a los catalizadores actualmente empleados en México. Finalmente, se ha encontrado que los líquidos iónicos se han aplicado con éxito en varios campos de la industria química, así como en la refinación del petróleo. En esta última, los líquidos iónicos se han utilizado en el proceso de alquilación con el propósito de obtener reformado y reducir de manera significativa los riesgos operacionales al utilizar catalizadores ácidos líquidos, así como las costosas medidas de seguridad. La versatilidad que existe entorno a los líquidos iónicos y la variedad de los mismos permite “mejorar” su acides dependiendo de la estructura molecular sintetizada por lo que se ubican como una alternativa a los catalizadores que se emplean en la actualidad, tales como el ácido sulfúrico y el ácido fluorhídrico.