Producción de olefinas a partir de polietileno por pirólisis y craqueo en línea

Resumen

En esta tesis se ha estudiado el craqueo, tanto catalítico como térmico, en línea, de los productos de pirolisis continua de HDPE, con objeto de dirigir la valorización de polietileno hacia la obtención selectiva de olefinas ligeras (C2-C4).Las variables a estudiar han sido la temperatura (350-550 ºC), el tiempo espacial (0-8 gcat min gHDPE-1) y la acidez del catalizador (relación SiO2/Al2O3=30, 80, 280) en el craqueo catalítico (catalizador basado en la zeolita HZSM-5) y la temperatura (800-950 ºC) y el tiempo de residencia (0.015-0.03 s) para el craqueo térmico. Además, se ha realizado el estudio de la desactivación del catalizador, analizando el efecto de la perdida de actividad sobre la distribución de productos obtenida, así como el deterioro de las propiedades físicas y estructurales del catalizador respecto al tiempo y la posición del lecho. Debido a la importancia del conocimiento de la cinética del proceso para un aumento de escala, se ha planteado el modelado de la cinética de la etapa catalítica, para cuantificar la dependencia con las condiciones de operación de los rendimientos y distribución de las fracciones de productos. Además se han planteado un modelado cinético de desactivación para cuantificar el efecto del tiempo sobre la distribución de productos. Las estrategias en dos etapas planteadas presentan diferencias respecto al rendimiento máximo de olefinas ligeras obtenido, 62 % en masa en el craqueo catalítico (550 °C, 8 gcat min gHDPE-1 y relación SiO2/Al2O3=30) y 77 % en el craqueo térmico (850-900 °C y 0.015 s). Sin embargo, la mayor diferencia entre las dos estrategias reside en la selectividad individual a las tres olefinas, siendo la estrategia catalítica apropiada para la obtención selectiva de propileno (36 %) y la estrategia térmica adecuada para la obtención selectiva de etileno (40 %). Se ha observado que la perdida de actividad del catalizador conlleva una menor extensión del craqueo de las ceras provenientes de la etapa de pirolisis, disminuyendo el rendimiento de olefinas ligeras con el tiempo.