Sntesis-y-caracterizacion-de-catalizadores-de-vanadio-soportados-en-alumina-recubierta-de-magnesia-para-ODS

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14/7/2022

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UNIVERSIDAD NACIONAL

Síntesis y carac
soportados en alúmina recubierta de

UNIVERSIDAD NACIONAL AUTÓNOMA
DE MÉXICO
FACULTAD DE QUÍMICA
Síntesis y caracterización de catalizadores de V
soportados en alúmina recubierta de magnesia, para ODS
TESIS QUE PARA OBTENER EL TÍTULO DE
INGENIERA QUÍMICA
PRESENTA:
SUSANA RAMOS VÁZQUEZ
MÉXICO, D.F. 2009.
AUTÓNOMA
FACULTAD DE QUÍMICA
terización de catalizadores de Vanadio
magnesia, para ODS

2009.
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~ i ~

JURADO ASIGNADO:JURADO ASIGNADO:JURADO ASIGNADO:JURADO ASIGNADO:

PRESIDENTE PRESIDENTE PRESIDENTE PRESIDENTE

VOCAL VOCAL VOCAL VOCAL

SECRETARIOSECRETARIOSECRETARIOSECRETARIO

1er. SUPLENTE1er. SUPLENTE1er. SUPLENTE1er. SUPLENTE

2do. SUPLENTE2do. SUPLENTE2do. SUPLENTE2do. SUPLENTE

PROF: Luis Cedeño CaeroPROF: Luis Cedeño CaeroPROF: Luis Cedeño CaeroPROF: Luis Cedeño Caero

PROF: Rogelio Cuevas GarcíaPROF: Rogelio Cuevas GarcíaPROF: Rogelio Cuevas GarcíaPROF: Rogelio Cuevas García

PROFPROFPROFPROFAAAA: Ma. de los Ángeles Vargas Hernández.: Ma. de los Ángeles Vargas Hernández.: Ma. de los Ángeles Vargas Hernández.: Ma. de los Ángeles Vargas Hernández.

PROFPROFPROFPROFAAAA: María Rafaela Gutiérrez Lara: María Rafaela Gutiérrez Lara: María Rafaela Gutiérrez Lara: María Rafaela Gutiérrez Lara

PROF: Rodolfo Ruiz TrejoPROF: Rodolfo Ruiz TrejoPROF: Rodolfo Ruiz TrejoPROF: Rodolfo Ruiz Trejo

SITIO EN EL QUE SE SITIO EN EL QUE SE SITIO EN EL QUE SE SITIO EN EL QUE SE DESARROLLO EL TEMA:DESARROLLO EL TEMA:DESARROLLO EL TEMA:DESARROLLO EL TEMA:

UNIDAD DE INVESTIGACIÓN EN CATÁLISIS “UNICAT”, Conjunto E, Facultad de UNIDAD DE INVESTIGACIÓN EN CATÁLISIS “UNICAT”, Conjunto E, Facultad de UNIDAD DE INVESTIGACIÓN EN CATÁLISIS “UNICAT”, Conjunto E, Facultad de UNIDAD DE INVESTIGACIÓN EN CATÁLISIS “UNICAT”, Conjunto E, Facultad de
QuímicaQuímicaQuímicaQuímica

ASESOR DEL TEMA: ASESOR DEL TEMA: ASESOR DEL TEMA: ASESOR DEL TEMA:

Dr. LUIS CDr. LUIS CDr. LUIS CDr. LUIS CEDEÑO CAEROEDEÑO CAEROEDEÑO CAEROEDEÑO CAERO

SUSTENTANTE: SUSTENTANTE: SUSTENTANTE: SUSTENTANTE:

SUSANA RAMOS VÁZQUEZSUSANA RAMOS VÁZQUEZSUSANA RAMOS VÁZQUEZSUSANA RAMOS VÁZQUEZ

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~ ii ~

AGRADECIMIENTOS:AGRADECIMIENTOS:AGRADECIMIENTOS:AGRADECIMIENTOS:

A dios por concederme la dicha de compartir mi vida con personas maravillosas, por tantos momentos
buenos y aquellos que no lo son tanto pero que son parte fundamental de la formación de nuestro
carácter y madurez. Sobre todo por darme una mamá tan hermosa espiritual y físicamente.

A mis padres a quien les debo todo lo que soy y lo que tengo, principalmente a mi mami Laura Vázquez,
por todos los consejos, tus desveladas a mi lado, por soportar mis malos ratos y por tener una dulce
caricia en los momentos tristes, te amo mucho mami y te estoy muy agradecida por todo lo que me has
dado inclusive aun si no se podía. Lo poco que he hecho hasta el momento es principalmente por ti y
para ti.

A mis hermanos; Fabián, Dorian, Juan, Fernando, Ana y Julián, por toda su ayuda, comprensión y risas
compartidas. Los quiero mucho.

A mis abuelitos, gracias por su experiencia brindada y por su interminable amor, los extraño mucho
sobre todo a ti Ata.
A toda mi familia; tíos, padres segundos, primos, sobrinos, gracias por su apoyo y cariño.

A Ale, por tantos momentos hermosos vividos juntos, por el inmenso amor que me has dado, por tantas
locuras compartidas, eres una parte fundamental en mi vida, gracias por todo y principalmente por ser
mí amigo.

A mis amigas a las cuales quiero como hermanas; Bety, Normis y Yaz. Con las que siempre compartí
todo tipo de aventuras, confidencias y por las que tengo un cariño muy especial.
A todos mis amigos y compañeros de la carrera, siempre que los necesite me ayudaron en todo,
gracias Izchel, Ana, Miris, Manolo, Ivan, Yadi, Pollito, Brenda y Armando. A aquellos que desde la
infancia son amistades apreciadas; Zab, que bueno volverte a ver. Por todas estas personas estoy muy
agradecida con dios por seguir contando con ellas.

A la UNAM, por brindarme la mejor oportunidad de superación, por contar con los mejores profesores y
aquellos no tan buenos, por todas las instalaciones brindadas y sitios tranquilos no solo útiles para el
estudio. No me arrepiento de haber escogido esta institución que ha sido tan bondadosa conmigo, a la
que siempre le voy a estar muy agradecida.

A mi asesor Dr. Luis Cedeño Caero, que es uno de los mejores profesores que he tenido, le estoy muy
agradecida por la beca que me otorgo, pero principalmente por su paciencia, compresión, por todas sus
oportunas correcciones a lo largo de este trabajo y por hacer esta etapa tan amena.

Al Dr. Rogelio Cuevas y Dra. María de los Ángeles por todas sus correcciones y comprensión.

Mis sueños son mi principal fuerza para seguir adelante.
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IIIINDICENDICENDICENDICE

RESUMENRESUMENRESUMENRESUMEN

1
CAPITULO I “INTRODUCCIÓNCAPITULO I “INTRODUCCIÓNCAPITULO I “INTRODUCCIÓNCAPITULO I “INTRODUCCIÓN

1.1 Marco Teórico1.1 Marco Teórico1.1 Marco Teórico1.1 Marco Teórico

1.2 Normatividades1.2 Normatividades1.2 Normatividades1.2 Normatividades

1.3 Alternativas1.3 Alternativas1.3 Alternativas1.3 Alternativas

1.3.1 Biodesulfuración de combustibles con microorganismos 6

1.3.2 Hidrodesulfuración (HDS)

1.3.3 Desulfuración Oxidativa (ODS)

1.3.4 Catalizadores empleados en ODS

1.4 Objetivos y Alcances1.4 Objetivos y Alcances1.4 Objetivos y Alcances1.4 Objetivos y Alcances

1.5 Contribuciones del trabajo experimental1.5 Contribuciones del trabajo experimental1.5 Contribuciones del trabajo experimental1.5 Contribuciones del trabajo experimental

1.6 Hipótesis del trabajo1.6 Hipótesis del trabajo1.6 Hipótesis del trabajo1.6 Hipótesis del trabajo

12
CAPITULO II “DESARROLLO DE TRABAJO EXPERIMENTAL"CAPITULO II “DESARROLLO DE TRABAJO EXPERIMENTAL"CAPITULO II “DESARROLLO DE TRABAJO EXPERIMENTAL"CAPITULOII “DESARROLLO DE TRABAJO EXPERIMENTAL"

2.1 Metodología2.1 Metodología2.1 Metodología2.1 Metodología

2.1.1 Preparación de los catalizadores

2....1.2 Condiciones de reacción

2.1.3 Análisis del avance de la reacción

2.1.4 Caracterización de los catalizadores

Microscopia de Barrido (SEM-EDX)

Difracción de rayos X (DRX)

Temperatura Programada (TPR y TPO)

19
CAPITULO III “RESULTADOS Y ANALISIS DE LOS RESULTADOS"CAPITULO III “RESULTADOS Y ANALISIS DE LOS RESULTADOS"CAPITULO III “RESULTADOS Y ANALISIS DE LOS RESULTADOS"CAPITULO III “RESULTADOS Y ANALISIS DE LOS RESULTADOS"

3.1 Caracterización de los catalizadores3.1 Caracterización de los catalizadores3.1 Caracterización de los catalizadores3.1 Caracterización de los catalizadores

3.1.1 Caracterización por difracción de rayos-X (DRX)

3.1.2 Caracterización por Microscopia Electrónica de Barrido (SEM-EDX) 22

3.2 Experimentos realizados3.2 Experimentos realizados3.2 Experimentos realizados3.2 Experimentos realizados

3.2.1 Pruebas de descomposición de los oxidantes

Descomposición de TBHP

Descomposición de H2O2

3.2.2 Pruebas de actividad catalítica

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3.3 Resultados de Pruebas de actividad en cada método3.3 Resultados de Pruebas de actividad en cada método3.3 Resultados de Pruebas de actividad en cada método3.3 Resultados de Pruebas de actividad en cada método

3.3.1 Catalizadores obtenidos por el métodoI

Análisis de la actividad del catalizador método I

3.3.2 Catalizadores obtenidos por el método II

Análisis de la actividad del catalizador método II

3.3.3 Catalizadores obtenidos por el método III

Análisis de la actividad del catalizador métodoIII

Compilación de resultados Parte I

3.4 Resultados de Pruebas de actividad variando cantidad de catalizador3.4 Resultados de Pruebas de actividad variando cantidad de catalizador3.4 Resultados de Pruebas de actividad variando cantidad de catalizador3.4 Resultados de Pruebas de actividad variando cantidad de catalizador 34

Compilación de resultados Parte II

Análisis de la cantidad de catalizador empleado

3.5 Resultados de Pruebas de actividad variando humedad en el catalizador3.5 Resultados de Pruebas de actividad variando humedad en el catalizador3.5 Resultados de Pruebas de actividad variando humedad en el catalizador3.5 Resultados de Pruebas de actividad variando humedad en el catalizador 36

Compilación de resultados Parte III

Análisis de la cantidad de la humedad en el catalizador 38

3.6 Resultados de Pruebas variando carga de V3.6 Resultados de Pruebas variando carga de V3.6 Resultados de Pruebas variando carga de V3.6 Resultados de Pruebas variando carga de V2222OOOO5555 en el Catalizadoren el Catalizadoren el Catalizadoren el Catalizador 39

Compilación de resultados Parte IV

Análisis de la carga del catalizador

3.7 Resultados de Pruebas de actividad variando cantidad 3.7 Resultados de Pruebas de actividad variando cantidad 3.7 Resultados de Pruebas de actividad variando cantidad 3.7 Resultados de Pruebas de actividad variando cantidad de Hde Hde Hde H2222OOOO2222 41

Compilación de resultados Parte V

Análisis de la cantidad de oxidante

3.8 Resultados de Pruebas de actividad con catalizador sometidos a TP3.8 Resultados de Pruebas de actividad con catalizador sometidos a TP3.8 Resultados de Pruebas de actividad con catalizador sometidos a TP3.8 Resultados de Pruebas de actividad con catalizador sometidos a TP 43

Análisis de TP

Compilación de resultados Parte VI

Análisis de actividad de catalizador sometido a TPR-2 49

3.9 Resultados de Pruebas de actividad con TBHP como oxidante3.9 Resultados de Pruebas de actividad con TBHP como oxidante3.9 Resultados de Pruebas de actividad con TBHP como oxidante3.9 Resultados de Pruebas de actividad con TBHP como oxidante 50

Análisis de actividad de TBHP

50
“CONCLUSIONES” “CONCLUSIONES” “CONCLUSIONES” “CONCLUSIONES”

51
Referencias BibliográficasReferencias BibliográficasReferencias BibliográficasReferencias Bibliográficas

52
AnexosAnexosAnexosAnexos

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Síntesis y caracterización de catalizadores de vanadio soportados en alúmina recubierta de
magnesia, para ODS.
RESUMEN

~ 1 ~

RESUMENRESUMENRESUMENRESUMEN

Esta tesis, es una secuencia de la investigación desarrollada para estudiar la
disminución del contenido de azufre en diesel, mediante Desulfuración Oxidativa
(ODS). En el presente trabajo se sintetizaron diferentes catalizadores en los que la
fase activa es el pentóxido de vanadio, soportado en γ-alúmina recubierta de
magnesia. El enfoque de este trabajo es evaluar la actividad catalítica de los
catalizadores para obtener un diesel con menor contenido de azufre.

Los catalizadores a emplear se prepararon mediante tres métodos. En el Método
I y II se empleó la técnica de dispersión térmica (thermal spreading), en el Método III
por Impregnación de volumen de poros.

Los catalizadores como su correspondiente soporte fueron caracterizados por
técnicas físico-químicas como: difracción de rayos X (DRX), microscopia electrónica
de barrido (SEM-EDX) y el análisis térmico de pruebas a temperatura programada de
reducción (TPR) y oxidación (TPO).

Se evaluó la actividad de los catalizadores, al hacer reaccionar con una mezcla
modelo de diesel que contiene los compuestos benzotiofénicos más refractarios del
diesel como: Dibenzotiofeno (DBT), 4 metil-dibenzotiofeno (4-MDBT), 4,6 dimetil-
dibenzotiofeno (4,6-DMDBT) disueltos en Hexadecano. Se determinó el oxidante
apropiado (H2O2 ó TBHP), las especies (oxidadas o reducidas) con las que se logra
mayor actividad catalítica, la cantidad y carga apropiada de catalizador.

El avance de la reacción se observó mediante análisis cromatográfico de todos
los compuestos presentes en las fases (diesel y disolvente), empleando un
cromatógrafo HP5890. Indicando la cantidad extraída de DBT’s, removida de DBT’s y
producida de sulfonas, para con esto conocer actividad del catalizador. Sé dio
seguimiento a la descomposición del oxidante mediante las técnicas de Yodometría y
Permanganometría para seguir el avance de reacción.

La tesis se encuentra estructurada de la siguiente forma: Capítulo I
“Antecedentes”, en el Capítulo II se muestra el “Desarrollo del trabajo Experimental”,
en el Capítulo III “Resultados y análisis de los resultados” y finalmente se presentan las
“Conclusiones”.

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Síntesis y caracterización de catalizadores de vanadio soportados en alúmina recubierta de magnesia, para ODS.
ANTECEDENTES

~ 2 ~

CAPITULO ICAPITULO ICAPITULO ICAPITULO I
“ANTECEDENTES”“ANTECEDENTES”“ANTECEDENTES”“ANTECEDENTES”

1.1 Marco teórico1.1 Marco teórico1.1 Marco teórico1.1 Marco teórico

En la actualidad la contaminación ambiental es un tema de suma importancia, por las consecuencias
negativas hacia el planeta y los seres vivos. La exposición a la contaminación ambiental de los seres vivos
es causa de enfermedades, modificaciones negativas en el sistema inmunológico y respiratorio e inclusive la
muerte.
Un ejemplo de contaminación ambiental y sus consecuencias son los derrames de petróleo, que se
producen debido a accidentes o a prácticasinadecuadas contaminando, especialmente el mar, afectan a la
fauna y la pesca, así como a las costas, produciéndose la llegada de mareas negras. Los animales más
afectados son las aves y los peces que incorporan en su sistema biológico contaminantes orgánicos
persistentes. Los depredadores que los consumen pasan el envenenamiento por petróleo de un animal a
otro de la cadena alimenticia, poniendo en riesgo finalmente seguridad en la alimentación humana.
Este ejemplo nos muestra claramente como la contaminación repercute directamente sobre la vida cotidiana
impulsando a plantear alternativas o soluciones para que éste y otros problemas no ocurran. Si llegaran a
suceder tener soluciones efectivas.
El problema de la contaminación ambiental, representa una meta en ámbitos políticos, sociales,
ecológicos, ambientales, industriales y otros, para dar solución a este tipo de problemática se requiere la
participación conjunta de ciencias como química, física y biología. Que generan opciones para controlar y
preferentemente desaparecer la contaminación ambiental.

En específico la contaminación atmosférica ha presentado un aumento continuo debido al incremento
de la población y su correspondiente aumento a la demanda energética, cantidad de automóviles, consumo
de productos químicos que dañan la capa de ozono y gases liberados a la atmósfera por procesos
industriales no limpios. Son factores que contribuyen en la calidad del aire.

La contaminación es originada principalmente porque el petróleo ha sido la principal fuente de energía del
siglo XX y XXI, pese a los esfuerzos por utilizar otras fuentes energéticas. El petróleo cubre casi el 40% de
la demanda mundial de energía primaria, aquella obtenida directamente de recursos de la naturaleza. Sin
embargo, la importancia del petróleo reside también en su utilización como materia prima para la síntesis de
numerosos productos químicos orgánicos y muchos inorgánicos.

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Síntesis y caracterización de catalizadores de vanadio soportados en alúmina recubierta de magnesia, para ODS.
ANTECEDENTES

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Las reservas de petróleo actualmente explotadas se agotan y se extrae petróleo cada vez con menor
calidad y mayor contenido en azufre. El azufre presente en los combustibles produce SOx que contamina el
aire, debido a que el azufre reacciona con el oxígeno en el proceso de combustión. La cantidad de azufre
emitida al aire, como dióxido de azufre, es casi la misma cantidad de azufre presente en el combustible,
estos óxidos perjudican al sistema respiratorio, dañan la capa de ozono, originan la lluvia ácida, alteran la
vida acuática, modifican los materiales en las construcciones e industrias etc.

En la tabla 1.1 se muestra los principales contaminantes atmosféricos, sus principales fuentes productoras y
sus efectos sobre la salud humana.

Tabla 1.1: Fuentes y efectos tóxicos de los principales contaminantes atmosféricos

En la refinación del petróleo se busca la manera de obtener diesel y gasolina más limpios y con mayor
eficiencia. Con el objetivo de que sean menos agresivos para el ambiente, es necesaria la obtención de
combustibles con bajos contenidos de azufre, fundamentalmente con innovadores proyectos para poder
desarrollar combustibles lo suficientemente limpios y no sobrepasen las regulaciones establecidas.

Compuesto Fuente Toxicidad
CO Transporte Envenenamiento en la piel (carboxihemoglobina)
COV Smog fotoquímico en presencia de NO2 y O3 Carcinógenos (son compuestos orgánicos volátiles)
NOx Combustión a alta temperatura Irritante
SOx Combustión de compuestos azufrados Embolia pulmonar
O3 Formación en presencia de NO2,O2 y radiación solar Congestión pulmonar
NH3 Agricultura, ganadería, pesca y fuentes Naturales Daños en vías respiratorias
Gas invernadero
(CO)
Combustión, transporte, tratamiento de residuos,
agricultura y ganadería
Calentamiento atmosférico, desequilibrio climático
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ANTECEDENTES

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1111.2.2.2.2 Normatividadesormatividadesormatividadesormatividades

Las disposiciones ambientales son cada vez más estrictas sobre el uso de sustancias químicas en
productos de consumo. Uno de los principales problemas a que se enfrenta la industria petrolera es la
eliminación de azufre presente en los hidrocarburos.
Se han identificado, en el petróleo, más de 200 compuestos orgánicos con azufre, incluyendo sulfuros,
mercaptanos y tiofenos. La distribución y cantidad de tales compuestos orgánicos depende de los distintos
yacimientos y de la madurez del petróleo.

En la actualidad, el sector del transporte es uno de los que más contribuyen con la contaminación
atmosférica; las principales fuentes de contaminación atmosférica causada por vehículos de motor proceden
de los gases de escape, pérdidas por evaporación del depósito de combustible y del carburador, pérdidas
del cárter del cigüeñal y polvo de las ruedas (caucho), forro o guarnición del freno y discos del embrague
(amianto). La gran acumulación de vehículos en zonas urbanas obliga a tener en cuenta este foco de
contaminación. En las zonas urbanas, una elevada concentración de monóxido y dióxido de carbono,
hidrocarburos y plomo en la atmósfera proceden de las emisiones de los vehículos.

Aunque la contaminación del aire producida por los vehículos es inferior a la que procede de fábricas y
residencias.

Para poder minimizar los efectos negativos a la salud y los efectos ambientales de las emisiones
automotrices, el nivel de azufre en los combustibles se ha disminuido. Nuevos límites de azufre entre 30 a
50 ppm para los combustibles se han implementado en la Comunidad Europea y Estados Unidos de
América.

En la tabla 1.2 se muestra la evolución de los niveles de azufre permitidos en los carburantes dentro del
territorio Europeo.

Tabla 1.2: Evolución de los límites legales de contenido de azufre en Europa.

Año 1993 1996 2000 2005 2010
Diesel [S] ppm 2000 500 350 30-50 10
Gasolina [S] ppm 1000 500 300 120 30

En México se ha provisto de normatividades para controlar las emisiones de azufre al ambiente,
desde el año de 1994 se publicó la norma NOM-086, con modificaciones cada tres años para su mejora. El
objetivo de esta norma es alcanzar 15 ppm de S, por lo que obliga a reformas en los productos que dañan el
ambiente.

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ANTECEDENTES

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En la Tabla 1.3 se muestra el cronograma de los niveles máximos permitidos de azufre en los tipos
de gasolinas y diesel, el año de aplicación según la ley dentro del territorio mexicano.

Tabla 1.3: Cronograma de concentración de S permitido en combustibles [Programa de NOM-086 (2003)]

2003 2004 2005 2006-2008 2009-2011
Gasolina PEMEX Premium 500 500 250/300 30/80 30/80
Gasolina PEMEX Magna ZMVM 500 500 500 500 30/80
Gasolina PEMEX Magna R.P 1000 1000 1000 300/500 30/80
Diesel PEMEX 500 500 500 300 15

Al comparar las cantidades de azufre de la unión europea con la mexicana, se aprecia la diferencia y
la falta de interés que se tiene en el país ante esta situación. La contaminación en nuestro país es mayor y
las cantidades de azufre muestran que es necesario disminuirlas para poder controlar este problema.

Para el caso de la industria petrolera se estudian procesos para disminuir la cantidad de S, por el
proceso de hidrodesulfuración catalítica (HDS) y actualmente se ha estudiado la desulfuración Oxidativa
(ODS). La ODS ha adquirido una gran importancia debido a que el proceso convencional de HDS no
satisface los requerimientos de bajos contenidos de azufre, por lo que se requiere incrementar la eficienciade las tecnologías de desulfuración, para lograr los requerimientos.

Es necesario continuar la investigación de los procesos de desulfuración como ODS que incluyen la
oxidación de dibenzotiofénicos por medio de oxidantes y la posterior eliminación de estos productos
oxidados [Otsuki y col. 2001] con la combinación de las técnicas como las bio-catalíticas, foto-oxidación, la
oxidación asistida por ultrasonido o aquella en la que se utilizan catalizadores heterogéneos, etc.

1.31.31.31.3 AlternativasAlternativasAlternativasAlternativas

El consumo de combustibles se ha incrementado mundialmente a un ritmo superior al 2% anual en el
último cuarto de siglo, crecimiento que se prevé se mantenga. Esto conlleva a un aumento de las emisiones
de gases contaminantes, concretamente de los óxidos de azufre (SOx), causantes de la conocida “lluvia
ácida”, los óxidos que provocan problemas de salud como dificultades respiratorias y la lluvia que genera
daños en la piel, problemas técnicos y corrosión de materiales.

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ANTECEDENTES

~ 6 ~

La normativa europea establece la obligación de reducir el contenido de azufre en los combustibles
fósiles a partir de 2009 a niveles más bajos de los hasta ahora permitidos, lo que ha motivado el desarrollo
de nuevos procesos y la mejora de las existentes para llevar a cabo el proceso de desulfuración del
petróleo. En la actualidad, se investiga la combinación de los tradicionales procesos físico-químicos
(Hidrodesulfuración, Desulfuración Oxidativa, etc.) con otros biológicos (biodesulfuración), a continuación se
mencionan algunos procesos empleadas para disminuir el contenido de azufre.

1.3.11.3.11.3.11.3.1 Biodesulfuración de combustibles con microorganismosBiodesulfuración de combustibles con microorganismosBiodesulfuración de combustibles con microorganismosBiodesulfuración de combustibles con microorganismos

El proceso de biodesulfuración consiste en el empleo de microorganismos como biocatalizadores
altamente selectivos para reducir el azufre contenido en fracciones petrolíferas previamente desulfuradas
por procesos químicos convencionales [Monticello y col. 1998].

La biodesulfuración es considerada como uno buen candidato en los procesos de Desulfuración
profunda. El uso de microorganismos puede ofrecer un camino alternativo para la eliminación específica de
azufre de fracciones de hidrocarburos, sin la alteración del esqueleto de carbono. La Biodesulfuración (BDS)
es un proceso ambientalmente benigno, dado que se realiza a bajas presiones y temperaturas, lo que
también supone una importante reducción de los riesgos y costos de las instalacion.

El DBT y sus homólogos han sido ampliamente utilizados como compuestos organo-azufrados
modelo para el estudio de la BDS de fracciones petrolíferas [Kilbane y Bielaza 1990].

La empresa Energy biosystems, ha desarrollado un proceso de biodesulfuración que involucra la
eliminación de azufre contenido en compuestos hidrocarbonados por destilación o usando bacterias en el
flujo de la nafta. El destilado se mezcla en medio acuoso que contiene a la bacteria, carbonato de sodio
cáustico y nutrientes. Las enzimas que se encuentran en la bacteria inicialmente oxidan los átomos de
azufre y después rompen uno de los enlaces carbono-azufre. El diseño se basa en estudio de un planta
piloto combinando la biodesulfuración con un hidrotratamiento convencional para producir combustibles
diesel con un contenido de 50 ppm de azufre.

Estudios realizados en 1993 por Gallagher y col., reportan un azufre-específico por la vía de una
desulfuración microbiana de DBT. El género Rhodococcus del tipo 1GTS8 metaboliza el DBT en forma de
azufre específico, bajo condiciones de crecimiento. En 2001, Kobayashi estudio el mecanismo de
biodesulfuración usando células completas de Rhodococcus erythropolis KA2-5-1, las cuales tienen la
habilidad de convertir DBT a 2-HBP (producto desulfurado 2-hidroxibifenil).

Para mejorar los rendimientos alcanzados y las velocidades de reacción, se desarrollan
microorganismos recombinantes, que son aquellos en cuyos genes se introduce parte del genoma de otro
organismo. Al alterar el genoma de un microorganismo natural –denominado huésped– introduciendo genes
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Síntesis y caracterización de catalizadores de vanadio soportados en alúmina recubierta de magnesia, para ODS.
ANTECEDENTES

~ 7 ~

de otro, se consigue que el recombinante lleve a cabo reacciones bioquímicas que normalmente el huésped
no realiza.

Entre las ventajas de la biodesulfuración caben destacar el menor requerimiento energético y la
eliminación de compuestos con azufre difíciles de eliminar con técnicas clásicas. Una de las principales
desventajas del proceso de BDS se encuentra en el alto grado de especificidad de las enzimas encargadas
del metabolismo de los compuestos orgánicos azufrados. Además, el uso de agua como medio de reacción
imprescindible para la supervivencia de los microorganismos implica numerosos problemas de transferencia
de los compuestos orgánicos a degradar, así como en las posteriores operaciones de separación de fases.

1.3.21.3.21.3.21.3.2 Hidrodesulfuración (HDS)Hidrodesulfuración (HDS)Hidrodesulfuración (HDS)Hidrodesulfuración (HDS)

En la industria de la refinación del petróleo, la Hidrodesulfuración (HDS) catalítica es el proceso
utilizado actualmente para reducir el contenido de los compuestos organoazufrados en los productos como
el diesel y la gasolina [Speight y col. 1998].

El hidrotratamiento consiste en esencia en mezclar las fracciones extraídas de crudo con un flujo de gas
enriquecido en hidrógeno e hidrocarburos sobre un lecho de catalizador, antes o después de precalentarse a
la temperatura adecuada, entre los 260 y los 425ºC. Las presiones típicas del proceso varían en el intervalo
de 0.5 a 10 MPa, dependiendo del rendimiento requerido.

En presencia de un catalizador, normalmente óxidos metálicos, la mezcla del gas y el crudo reacciona, de
manera que los compuestos aromáticos de azufre, nitrógeno y oxígeno se transforman respectivamente en
ácido sulfhídrico, amoniaco, metales libres y agua, mientras que las olefinas se hidrogenan y pasan a
convertirse en hidrocarburos con saturación limitada de aromáticos.

Su principal desventaja está en la utilización de hidrógeno a elevadas presiones y altas
temperaturas, para favorecer la estabilidad del catalizador. Otra problemática de la HDS, está relacionada
con el tipo y la cantidad de compuestos poliaromáticos de azufre como el DBT y los DBT alquil substituidos.
Estos últimos son poco reactivos en HDS debido al impedimento estérico de los grupos alquilo en las
posiciones 4 y 6. Para una desulfuración profunda de los combustibles se requiere llevar a cabo la HDS a
condiciones más severas que las actuales.

Houalla y col., (1980), describieron la reacción de HDS del Dibenzotiofeno (DBT), tal y como se describe en
la figura 1.1. La vía de conversión transcurre con un consumo mínimo de hidrógeno, la hidrogenación de
Difenilo y ciclohexilbenceno (CHB) es la etapa lenta. La rapidez de la hidrogenación del DBT se incrementa
a mayores concentraciones de H2S, a expensas de la hidrogenólisis. Además, la concentración de CHB
varía según el catalizador aplicado.
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Síntesis y caracterización de catalizadores de vanadio soportados en alúmina recubierta de magnesia, para ODS.
ANTECEDENTES

~ 8 ~

Figura. 1.1: Sistema de reacción en la HDS del DBT, (CAT= catalizador)

El DBT y sus derivados alquilados, con sustituciones adyacentes al átomo de azufre, son refractarios a los
catalizadores convencionales usados en la HDS. En los últimos años se están investigando catalizadores
con base en platinoo paladio, dado que se obtienen elevadas actividades de hidrogenación, [Robinson y
col. 1999].

Kabe y col., (2001), han reportado que la presión parcial de H2S tiene un potente efecto inhibidor en la
actividad y selectividad catalítica, de las reacciones de desulfuración.

Un estudio realizado por Vega-Merino y col (2006), proponen una alternativa más económica; un nuevo
esquema de hidrodesulfuración que consiste en separar el diesel en dos fracciones: una que hierve por
debajo de 330°C y que prácticamente no contiene DBT’s y la otra en la que se encuentran los DBT’s que
hierve por arriba de 333°C. Cada fracción se procesa en reactores independientes para producir diesel de
10 ppm de azufre.
Las condiciones de reacción para el proceso de HDS son severas, por lo que se buscan medidas
alternativas para reducir gastos y obtener mejores resultados en la solución a este problema ambiental.

Difenilo
DBT
CHB
Biciclohexilo
Tetrahidro DBT
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ANTECEDENTES

~ 9 ~

1.3.31.3.31.3.31.3.3 Desulfuración ODesulfuración ODesulfuración ODesulfuración Oxidativa (ODS)xidativa (ODS)xidativa (ODS)xidativa (ODS)

Se propone como una alternativa realizar la desulfuración oxidativa (ODS) posteriormente al proceso
de HDS, para alcanzar los bajos niveles de S requeridos. La ODS presenta grandes ventajas, dado que
opera a condiciones no severas de temperatura y presión, y no requiere del consumo de hidrógeno.

El proceso de ODS es una tecnología en la que se pueden remover los compuestos benzotiofénicos
más refractarios del proceso de hidrotratamiento, tales compuestos son el dibenzotiofeno (DBT),
4-metildibenzotiofeno (4-MDBT) y 4,6-dimetilbibenzotiofenos (4,6-DMDBT), en presencia de un disolvente de
extracción y un catalizador sólido. Se lleva a cabo en dos pasos básicamente, primero los compuestos de
azufre son extraídos y posteriormente oxidados a sus correspondientes sulfonas, conforme al siguiente
esquema de reacción consecutivo (CS = Compuesto organoazufrados):

( ) ( ) ( )
Extracción Oxidación
diesel disolvente disolventeCS CS Sulfona→ →

La extracción de los compuestos de azufre se logra en pocos minutos (menos de 10 min. a 60°C) por
lo que el paso determinante del proceso es la oxidación y no la extracción de los compuestos azufrados [J.F
Navarro, J.S. Becerra, y col. (2006)]. Sin embargo, la cantidad extraída debe determinar el alcance de la
reacción, de tal forma que si ésta se incrementa sería posible aumentar la eficiencia del proceso ODS.

Los compuestos benzotiofénicos son polares, por lo que al agregar un disolvente no miscible en el
combustible y con un contacto adecuado entre las dos fases y por las diferencias en las interacciones
moleculares, éstos pasaran a la fase combustible (polar). Ahora bien si se agrega un agente oxidante en
presencia de catalizador, estos oxidaran los compuestos benzotiofénicos convirtiéndolos en sulfóxido y
posteriormente a su sulfona correspondiente, cabe señalar que la reacción de oxidación sólo ocurre en la
fase disolvente, ya que el agente oxidante sólo es miscible en la misma. En la figura 1.2 se representa la
distribución de fases en el proceso ODS y la distribución de los compuestos en las mismas.

Fig. 1.2: Sistema heterogéneo de la reacción ODS, con agitación constante.
Fase Diesel Modelo (No Polar)
Fase Disolvente (Polar)
Catalizador
Productos benzotiofénicos:
DBT, 4-MDBT y 4,6-DMDBT
Agente oxidante
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ANTECEDENTES

~ 10 ~

Se han realizado estudios para conocer las condiciones óptimas de reacción en el proceso de ODS,
como temperatura, tipo de oxidantes, solventes y catalizadores, para cumplir con los objetivos de obtener
combustibles limpios de azufre. La temperatura para el sistema mencionado en la figura 1.2 es de 60°C [L.
Cedeño y H. Gómez 2006], a ésta se logra la transformación de los compuestos DBT’s, en presencia de los
mejores disolventes como son el acetonitrilo y la butirolactona [L. Cedeño y H. Gómez 2005].

La oxidación de los compuestos DBT’s se da en presencia de Ter-butil hidroperóxido (TBHP) [Wang
y col 2003] ó Peróxido de hidrogeno (H2O2) que son los mejores para lograr esta descomposición, la
presencia de agua que inhibe la extracción de compuestos azufrados y su producción de sulfonas es un
estudio realizado por Becerra y Col. (2006).

En ODS, los catalizadores estudiados por solo mencionar algunos han sido catalizadores de cobre
soportados, oxido de vanadio [L. Cedeño y col 2005], MoO3, WO3 y CrO3 [Wang y col. 2003], entre otros.

1.3.4. Catalizadores empleados en ODS1.3.4. Catalizadores empleados en ODS1.3.4. Catalizadores empleados en ODS1.3.4. Catalizadores empleados en ODS::::
En la desulfuración del petróleo, el vanadio aparece como el elemento clave para la formulación de
catalizadores, ya que el vanadio junto con el molibdeno son los elementos más utilizados en la oxidación
selectiva de hidrocarburos, este comportamiento catalítico de los sistemas basados en óxidos de vanadio se
debe a su papel específico sobre la activación de los enlaces C-H, presentes en el hidrocarburo
Publicaciones muestran un estudio con catalizadores de hierro y cobalto soportados en sílice [Loaiza., y col
2006], donde existe una fuerte interacción molecular metal soporte, dándole ciertas propiedades catalíticas.
También se han realizado estudios con hierro soportado en Titania estableciendo fuertes interacciones
metal-soporte provocando cambios en la actividad catalítica.
Recientemente se ha reconocido que las propiedades físicas y químicas del soporte contribuyan a
incrementar la actividad catalítica, consecuentemente el soporte catalítico es considerado como una matriz
sobre la optimización de sus propiedades catalíticas y la mejora de sus propiedades mecánicas.
La mayoría de los soportes son sólidos porosos y en consecuencia su área específica es elevada, esto hace
que la fase activa pueda dispersarse sobre una superficie mayor, lo que redunda en una mayor área de
reacción. Esta característica es muy importante cuando la reacción química es lenta. Sin embargo, en
ocasiones se emplean sólidos no porosos para minimizar la interacción con la fase activa.
En algunos casos se puede aprovechar las características propias del soporte y emplearlo también como
componente de la fase activa, de modo que el material final mejore las propiedades catalíticas de la fase
activa.

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ANTECEDENTES

~ 11 ~

En la Unidad de Investigación en Catálisis (UNICAT) se ha estudiado el sistema ODS con el objetivo
de lograr un sistema catalítico que proporcione un método competitivo a otras alternativas actuales. Hasta el
momento se han estudiado algunas de las variables más importantes del proceso y diferentes formulaciones
catalíticas. Es necesario continuar con la investigación, para ahondar en el conocimiento de los materiales
catalíticos, las condiciones adecuadas de reacción y estudiar todas las variables que afectan su desempeño.

Dentro de las formulaciones catalíticas estudiadas, los catalizadores de vanadio muestran alta
actividad catalítica, pero al agregar peróxido de hidrógeno como oxidante éste produce agua, la cual afecta
a los compuestos hidrofílicos [Becerra y col. 2006], por lo que se propone experimentar con la magnesia
como soporte catalítico para estudiar el efecto de inhibición del agua. Logrando que el agua sea atrapada en
el soporte y esta ya no afecte en la desulfuracióndel diesel.

Estudios preliminares muestran que es factible el uso de la magnesia, pero tiene las desventajas de
baja área específica y estabilidad [Islas, 2007]. En esta investigación se propone recubrir la alúmina de
magnesia, para tener un soporte con las características superficiales de la magnesia y las propiedades
estructurales de la alúmina. Por lo que se estudiará la síntesis del soporte mixto y sus interacciones con la
fase activa de vanadio, detallándose claramente en los objetivos del trabajo.

1.41.41.41.4 ObjetivosObjetivosObjetivosObjetivos y alcancesy alcancesy alcancesy alcances::::

• Estudiar la ODS como un método para disminuir el contenido de compuestos azufrados
presentes en el diesel.

• Sintetizar y caracterizar catalizadores de vanadio sobre alúmina recubierta de magnesia.

• Evaluar la actividad de los catalizadores.

• Determinar el efecto de la cantidad de catalizador y de oxidante presente en la reacción.

• Evaluar el efecto del contenido de vanadio presente en el catalizador.

• Determinar con que oxidante (TBHP vs H2O2) se presenta mayor actividad catalítica al emplear
los catalizadores preparados.

• Determinar qué tipo de especies presentan mayor actividad, las especies oxidadas o
reducidas del vanadio.

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ANTECEDENTES

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1.51.51.51.5 Contribuciones del trabajo experimentalContribuciones del trabajo experimentalContribuciones del trabajo experimentalContribuciones del trabajo experimental: : : :

Mediante este trabajo se busca sintetizar un catalizador que al estar sobre magnesia-Alúmina, ayude
a cumplir los objetivos de obtener un diesel con menor cantidad de compuestos azufrados. Principalmente
este trabajo nos servirá para saber si al emplear un soporte dual con las características de inhibición del
agua y de alta área superficial, es buena opción para aumentar la producción de sulfonas y así disminuir el
contenido de compuestos azufrados en el diesel. Para con esto lograr un combustible con bajos contenidos
de azufre, lo que beneficiaría a toda la comunidad disminuyendo la contaminación ambiental y
consecuencias que esta misma genera. Entre las más importantes se encuentra, la lluvia ácida, el daño a la
capa de ozono, el calentamiento global y problemas de toda índole a ecosistemas, vida silvestre y en los
seres vivos.

1.61.61.61.6 Hipótesis del trabajo:Hipótesis del trabajo:Hipótesis del trabajo:Hipótesis del trabajo:

� La reactividad de compuestos Dibenzotiofénicos en presencia de los catalizadores sintetizados
es alta, debido a la combinación de una fase metálica con buena actividad como lo es el V2O5 y un
soporte que tiene gran área superficial y puede inhibir el efecto del agua.

� El peróxido de hidrógeno es el agente oxidante que presenta mayor reactividad de compuestos
azufrados en presencia de los catalizadores sintetizados en comparación con el TBHP.

� La magnesia como recubrimiento en la alúmina, proporcionara una mayor actividad en la reacción,
debido a sus propiedades higroscópicas, ya que el agua inhibe la actividad catalítica, desactivando
los sitios activos del catalizador.

� El catalizador obtenido a partir del Metavanadato de amonio presentará una mayor actividad
catalítica en comparación con las otras preparaciones, debido que al calcinar las especies de
V, se obtendrán en mayor proporción V5+ y estas especies son las que favorecen la transformación
de los compuestos dibenzotiofénicos.

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DESARROLLO DEL TRABAJO EXPERIMENTAL

~ 13 ~

CAPITULO IICAPITULO IICAPITULO IICAPITULO II
“DESARROLLO DEL TRABAJO EXPERIMENTAL”“DESARROLLO DEL TRABAJO EXPERIMENTAL”“DESARROLLO DEL TRABAJO EXPERIMENTAL”“DESARROLLO DEL TRABAJO EXPERIMENTAL”

En esta sección se mostrarán las estrategias de trabajo y técnicas experimentales empleadas en este
trabajo, dando una explicación detallada de los métodos utilizados en la preparación de los
catalizadores, su caracterización y las pruebas a las cuales se sometieron.

2.12.12.12.1 MetodologíaMetodologíaMetodologíaMetodología
2.1.1 Preparación de los catalizadores
Se prepararon tres catalizadores, (Fig. 2.1); por el método I se impregna el V2O5 10% en peso sobre
el soporte y calcinó. En el método II, el soporte se calcina y después se impregna V2O5 (10%) y se calcina,
en el método III, se obtiene el V2O5 (10%) a partir del NH4VO3, el cual se impregna sobre el soporte y se
calcina. Los catalizadores de V2O5/Mg/Al2O3 (10% peso de V2O5), fueron preparados por el método de
impregnación de volumen de poros (método III) y por dispersión térmica (método I y II).
Se empleó para el método III al NH4VO3 disuelto en una solución de ácido oxálico 2M. Se dejó
madurar por 3h y se secó a 100°C por 12 h. Los catalizadores y los soportes se calcinaron con una
velocidad de 5°C/min hasta llegar a 500°C (durante 6h) en presencia de aire.

Fig. 2.1 Métodos de preparación de catalizadores
Método III Método II Método I
Calcinar a 500°C durante 6 h Calcinar a 500°C durante 6 h Impregnar: Mg(NO3)2*6H2O
sobre alúmina
Madurar por 4 h. y secar a
100°C por 12h
Agregar V2O5 al 10% y
homogenizar Dejar madurar por 3 h.
Agregar vol. De poros de la
solución de NH4VO3
Homogenizar con un
mortero
Secar en la estufa 100°C
por 12 h.
Homogenizar con un
mortero
Calcinar el soporte a 500°C
durante 6 h.
Agregar V2O5 al 10% y
homogenizar
Calcinar a 500°C durante 6 h.
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DESARROLLO DEL TRABAJO EXPERIMENTAL

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PreparaciónPreparaciónPreparaciónPreparación de los catalizadores
Determinación del volumen de poros; Nos indica el volumen que es necesario para inundar la superficie
de γ-Alúmina.

� Resultados:
Se experimentó con 1g de γ-Alúmina, agregando agua hasta inundarla. En el análisis de los resultados se
concluyó que por cada gramo de γ-Alúmina es necesario colocar 0.75 mL de volumen de agua para
inundar los poros de γ−Alúmina.

A partir de esta experimentación se prosiguió a la elaboración de los catalizadores.

a) a) a) a) Catalizador de Vanadio soportado en Magnesia sobre Catalizador de Vanadio soportado en Magnesia sobre Catalizador de Vanadio soportado en Magnesia sobre Catalizador de Vanadio soportado en Magnesia sobre γ− γ− γ− γ−AlAlAlAlúmina (Método I)úmina (Método I)úmina (Método I)úmina (Método I)

La síntesis del soporte se llevó a cabo mediante la técnica de impregnación de una solución de nitrato de
magnesio hexahidratado [Mg(NO3)2*6H2O] sobre γ-Alúmina. Esta técnica se puede realizar en medio ácido o
en medio básico. En este estudio se realizó en medio ácido (Ácido cítrico), posteriormente se realizó una
dispersión térmica del V2O5 sobre el soporte, lo cual consiste en mezclar el soporte con la fase activa
(V2O5), se muele y se mezclan los compuestos para después calcinar a una temperatura mayor a la
Temperatura Tamman [M. Ziolek, 2003]. A continuación se describe a detalle el procedimiento:

1.- Se preparó una disolución acuosa de nitrato de magnesio Mg(NO3)2*6H2O
2.- A la solución anterior se le adicionó ácido cítrico 2M.
3.- Se impregna la γ−Alúmina (3 g) con 0.75 mL de disolución preparada.
4.- Se deja madurar el soporte impregnado por alrededor de 3 horas, se seca por 12 horas a 100°C
5.- La muestra se enfría y se pesan2 g del polvo obtenido evitando la presencia de grumos, si esto sucede
se tritura hasta obtener el tamaño de partículas deseado, a estos dos gramos se le agregan 0.2 g de
Pentóxido de Vanadio (V205), para obtener una concentración del 10%.
6.- Los frascos se meten a la mufla por alrededor de 6 h a 500 °C.

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DESARROLLO DEL TRABAJO EXPERIMENTAL

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Cálculos para la preparación de catalizadores:

( ) ( ) ( ) ( ) ( )9 23 2 22 23
Soporte:Magnesia/γ-Alúmina
2
256.3 . ( ) *61 1 . 1*10 180
1 1 1 . alúmina1 6.023*10
g.Mg(NO ) *6H O
3 2 2
0.07659
g γ-Alúmina
* * * *
g Mg NO H OátomoMg mol Mg nm m
m mol gnm soporte átomoMg γ −
=

( )3 2 2
3g de γ-Alúmina
0.07659g Mg(NO ) *6H O
(3g γ-Alúmina) 0.22977g Mg(NO ) *6H O
3 2 21g Alúmina
* =

Se obtiene MgO a partir de la solución de nitrato de magnesio hexahidratado [Mg(NO3)2*6H2O] que se va a
oxidar durante la calcinación a óxido de magnesio impregnado sobre la alúmina por lo que se realizó el
cálculo para determinar la cantidad que se prepararía para llegar a esta concentración.
( ) ( ) ( ) ( )
3
3 2 2
3
3 2 2
3
3
Solución: M g(NO ) *6H O3 2 2
Vol. Poros = 0.75cm de γ-Alúmina
1mol M g(NO ) *6H O0.1g M gO 1mol M gO 256.3 g
1mol M gO 40g M gO 1mol M g(NO ) *6H O0.75cm sol
g M g(NO ) *6H O
3 2 2
=0.85433
cm sol
3g de γ-Alúmina
0.8547g M g(NO
* * *
( )2 23 3) *6H O M g(NO ) *6H O3 2 2*(3g γ-Alúmina)= 2.56408cm sol cm sol
Características del producto obtenido

Tabla 2.1: Características del catalizador obtenido mediante el método I.

Catalizador Características
V/Mg/ γ-Alúmina Polvo de color amarillo, apreciablemente bien disperso y de partículas pequeñas
Mg/ γ-Alúmina Polvo de color blanco, homogéneo
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b) b) b) b) Catalizador de Catalizador de Catalizador de Catalizador de V2O5/Mg/Mg/Mg/Mg/γγγγ-Alúmina (Método II)Alúmina (Método II)Alúmina (Método II)Alúmina (Método II)
La preparación del soporte se realizó con el mismo procedimiento que el método I. Conociendo el
volumen de poros de la alúmina que se impregnó con el nitrato de magnesio hexahidratado
[Mg(NO3)2*6H2O], se calculo igual que en el caso anterior. La diferencia radica, en que al obtener al
precursor del soporte éste se calcina a una velocidad de calentamiento de 2°/min hasta llegar a 500°C y se
mantiene esta temperatura por 6 h.
El producto obtenido de esta calcinación se trituró en un mortero, posteriormente se agrega la cantidad
necesaria de V2O5 al 10%. En este caso se agregó 0.5 g de V2O5 para obtener la concentración deseada.

Características del producto obtenido

Tabla 2.2: Características del catalizador obtenido mediante el método II.

Aquí se prepararan los catalizadores, con una carga de 5,15 y 20% de V2O5.

c) c) c) c) Catalizador de VCatalizador de VCatalizador de VCatalizador de V2222OOOO5555/Mg//Mg//Mg//Mg/γγγγ----Alúmina (Método III) Alúmina (Método III) Alúmina (Método III) Alúmina (Método III)
La disolución de metavanadato de amonio en ácido oxálico cambia de estado de valencia de V+5 a
V+4 resultando una solución azul, estas especies después de ser calcinadas se pueden obtener especies
oxidadas de V2O5.
El procedimiento es disolver en ácido oxálico 2M una cantidad de metavanadato de amonio, calentar un
poco y agitar hasta un cambio de coloración de amarilla a azul.
Características del producto obtenido

Tabla 2.3: Características del catalizador obtenido mediante el método III.

Catalizador Características
V/Mg/ γ-Alúmina Polvo de color amarillo canario, apreciablemente disperso y de partículas pequeñas
Mg/ γ-Alúmina Polvo de color blanco, homogéneos
Catalizador Características
V/Mg/ γ-Alúmina Polvo de color amarillo fuerte, apreciablemente bien disperso
Mg/ γ-Alúmina Polvo de color blanco, homogéneo
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DESARROLLO DEL TRABAJO EXPERIMENTAL

~ 17 ~

2.1.2 Condiciones de la reacción de ODS

Las pruebas de actividad se realizaron en un reactor enchaquetado, el cual cuenta con un termostato
que ayuda a mantener la temperatura constante.
El reactor cuenta con tres bocas, en la de en medio se coloca un refrigerante, en la segunda boca un tapón
y en la tercera un termómetro. Se debe de asegurar que el termómetro toque a solución y no la pared del
reactor o el aire, lo que nos asegura la temperatura de reacción.
El refrigerante debe de estar conectado a un recirculador de agua con hielo para evitar la evaporación
de los compuestos.
La reacción se llevó a cabo a 21°C y 60°C, agregando 100 mg de catalizador, muestreando cada 15
minutos y manteniendo agitación constante.

Las primeras pruebas se realizaron con una mezcla reactiva (diesel modelo), que contenía los
compuestos dibenzotiofénicos como: DBT, 4-MDBT y 4,6-DMDBT. Se agregó 0.5 g de cada reactivo
disuelto en 500 mL de hexadecano. Se emplearon como disolventes de extracción acetonitrilo y como
agente oxidante peróxido de hidrógeno (30%). La relación diesel disolvente fue de 1 (30mL/30mL), la
cantidad de H2O2 o TBHP utilizada fue de 1 mL en la primera pruebas, en las pruebas siguientes 0.5 mL y
en ambos casos se adicionó 0.5 mL en los tiempos de 15, 30, 60 min.

2.1.3 Análisis del avance de la reacción

El avance de la reacción se determinó mediante análisis por cromatográfia de gases de todos los
compuestos presentes en las fases (diesel y disolvente). El un cromatógrafo es un HP5890 series II
equipado con un sistema de inyección automática de muestras HP7683 y con una columna PONA de 50 m,
I.D 0.2 mm, Film 0.5 µm. Los reactivos y los productos de reacción se identifican por sus tiempos de
retención y por espectroscopia de masa, utilizando un equipo HP GCD system Plus G1800B. El análisis de
la concentración del agente oxidante se evaluó por yodometría y permanganometría (ver Anexo A.1 y A.2).

Los resultados de actividad se presentan en función de remoción total de DBT´s de la fase de diesel y la
producción a sulfonas. Expresadas en términos de la concentración inicial del DBT´s(Co), de la
concentración de DBT´s en cierto tiempo (Ct) y de la concentración de sulfonas (Cso2t) Co y Ct
corresponden a la fase diesel y Cso2t en la fase disolvente.

0 t
0
S O 2 t
0
C - C
R e m o c i ó n T o t a l
C
C
P r o d u c c i ó n d e S u l f o n a s
C
=
=
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DESARROLLO DEL TRABAJO EXPERIMENTAL

~ 18 ~

La remoción total de un compuestos benzotiofénicos se define como aquellos compuestos que han
sido eliminados del diesel modelo, es decir aquellos que hayan sido extraídos a la fase disolvente.

La producción de sulfonas se define como la relación de la concentración de la sulfona
correspondiente a cada compuesto benzotiofénico dividida entre la concentración de cada benzotiofénico
presentes en el diesel modelo antes de la reacción.

2.1.4 Caracterización de los Catalizadores

o MicroscopiMicroscopiMicroscopiMicroscopia electrónica de ba electrónica de ba electrónica de ba electrónica de barrido (SEMarrido (SEMarrido (SEMarrido (SEM----EDXEDXEDXEDX))))

Esta técnica nos da una visión de repartición del material, lo cual presenta ventajas para conocer los
resultados de la síntesis de los catalizadores, en las micrografíaspuede observarse la dispersión elemental
y textural en la superficie de los materiales.

A través de esta técnica se estudio la morfología (forma de la muestra) y análisis químico (distribución de los
elementos que componen la muestra). Tomando en cuenta los resultados, se pueden seguir los cambios
morfológicos y elementales que sufre la muestra, producto de un tratamiento físico-químico.

Se empleó un Microscopio Jeol JSM-5900 LV equipado con una fuente de energía dispersiva y un sistema
de análisis elemental.

o Difracción de Rayos X (DRX)Difracción de Rayos X (DRX)Difracción de Rayos X (DRX)Difracción de Rayos X (DRX)

Es una técnica que permite determinar las fases cristalinas de los compuestos, comparando los picos
de difracción obtenidos en los materiales, con los de compuestos puros, a través de difractogramas.

Para la identificación de un material, se requiere que estén presentes fases cristalinas y comparando las
distancias interplanares obtenidas experimentalmente (en el difractograma) con las tarjetas de difracción, las
cuales son una base de datos de diversos materiales que son tomadas como patrón de referencia, por tanto
cada material posee un difractograma distinto y único.

Con la finalidad de obtener información acerca de la estructura cristalina de los sólidos sintetizados, se
realizaron las determinaciones de DRX para determinar las fases presentes en cada uno de los
catalizadores sintetizados.

El equipo usado fue un Difractometro de polvos Siemens D500 con radiación de Cu Kα.

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DESARROLLO DEL TRABAJO EXPERIMENTAL

~ 19 ~

o Temperatura programadaTemperatura programadaTemperatura programadaTemperatura programada (TP)(TP)(TP)(TP)

En técnica se utilizan variaciones lineales de temperatura en la que se asegura la reducción u
oxidación de los elementos presentes con agentes oxidantes (O2) y reductores (H2), las cuales son
arrastradas por un flujo de gas que puede ser helio o argón. Con la diferencia de concentración final e inicial
de estos gases se puede determinar el avance de la reacción.

El análisis para la caracterización de materiales sólidos consiste en monitorear su superficie cuando se
somete a un incremento de temperatura.

Se utilizó un equipo convencional a TP, a un flujo de la mezcla H2/Ar de 25 cm3/min, 30% H2 v/v a una
presión d 1 atmósfera, 0.25 g de muestra y una rampa de calentamiento de 10°C/min hasta llegar a 1000°C.

Temperatura Programada de Reducción (TPR):

Es una técnica que permite evaluar la existencia de especies que se reducen en los catalizadores,
dando el grado de reducibilidad en el ciclo reactivo. Antes de la reducción se coloca la muestra sintetizada
dentro de un reactor de cuarzo y se somete a una desgasificación a temperatura ambiente en una
atmósfera de gas inerte. Si se considera necesario se aumenta la temperatura hasta 100°C.

Una vez enfriado el reactor a temperatura ambiente, se aumenta la temperatura a 1000°C a una velocidad
de calentamiento de 10°C/min, mientras pasa un flujo de gas reductor. Alcanzada la temperatura deseada,
se retira el reactor del horno y se alimenta a una corriente de aire externa para llevarlo de nuevo a una
temperatura ambiente.

Temperatura Programada de Oxidación (TPO):

El sólido en forma reducida se somete al mismo programa de temperatura que en el TPR,
mientras se pasa un flujo de gas oxidante (Mezcla O2/He). Análogamente la TPO es una técnica que permite
saber la existencia de especies oxidables en los catalizadores y por tanto el grado de oxidación que se
alcanza en un ciclo. En las pruebas se utilizó una mezcla de O2/He con 15% de O2 y a una temperatura
máxima de 1000°C a un flujo de 25 cm3/min.

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RESULTADOS Y DISCUSIÓN DE RESULTADOS

~ 20 ~

CAPITULO IIICAPITULO IIICAPITULO IIICAPITULO III
“RESULTADOS Y DISCUSI“RESULTADOS Y DISCUSI“RESULTADOS Y DISCUSI“RESULTADOS Y DISCUSIÓN DEÓN DEÓN DEÓN DE RESULTADOS”RESULTADOS”RESULTADOS”RESULTADOS”

En este capítulo se presentan los resultados obtenidos, en las pruebas de
caracterización y actividad, al igual que el análisis de las mismas que se mostró en el
desarrollo de la investigación.

3.1 Carac3.1 Carac3.1 Carac3.1 Caracterización de los catalizadoresterización de los catalizadoresterización de los catalizadoresterización de los catalizadores

3.1.1 Caracterización por difracción de rayos3.1.1 Caracterización por difracción de rayos3.1.1 Caracterización por difracción de rayos3.1.1 Caracterización por difracción de rayos----X (DRX)X (DRX)X (DRX)X (DRX)
Los soportes y catalizadores fueron analizados por DRX, los resultados presentan los picos
característicos en los ángulos de difracción 2θ = 15°, 20°, 26°, 31° para el V2O5, γ-Al2O3 en 2θ =
36°, 46°, 67°, para la magnesia se detectaron los siguientes compuestos, MgAl26O40 2θ = 37°,
41°, 61° y MgAlO 2θ = 37°, 41°, 45°, 66°, que se pueden observar en las figuras 3.1 a 3.5.

Fig. 3.1: Patrón de difracción del soporte para la obtención del catalizador Método I.

Fig. 3.2: Patrón de difracción del catalizador Método I.
V2O5
Al2O3
MgAl26O40
V2O5
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RESULTADOS Y DISCUSIÓN DE RESULTADOS

~ 21 ~

Fig. 3.3: Patrón de difracción del soporte para obtener el catalizador Método II.

Fig. 3.4: Patrón de difracción del catalizador Método II.

Fig. 3.5: Patrón de difracción del catalizador Método III.

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RESULTADOS Y DISCUSIÓN DE

� Análisis de pruebas de difracción Rayos X (DRX)

Los catalizadores obtenidos por
compuestos de pentóxido de Vanadio, compuestos de
los picos de V2O5 no se pres
dispersos.
3.1.23.1.23.1.23.1.2 CaracteCaracteCaracteCaracterización rización rización rización

Con el propósito de estimar la dispersión del V ó Mg en la superficie de la alúmina los
catalizadores y soportes fueron analizados por microscopia electró
los resultados muestran que no se presenta
de los elementos

En las figuras 3.6 - 3.9
(EDX) de los elementos y el a
En la distribución elemental se observa la superficie del catalizador

La energía de dispersión de los elementos
energía requerida para que estos elementos se
requiere una energía necesaria
cada elemento y por lo cual pueden ser identificados con precisión

Fig. 3.6: Distribución elemental en el soporte para el catalizador

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RESULTADOS Y DISCUSIÓN DE RESULTADOS
~ 22 ~
Análisis de pruebas de difracción Rayos X (DRX)
catalizadores obtenidos por el Método I y II, muestran los picos característicos
compuestos de pentóxido de Vanadio, compuestos de gamma-alúmina y magnesia. Por
esentan, lo cual es causado por microcristales de V
rización rización rización rización por microscopia electrónica de bpor microscopia electrónica de bpor microscopia electrónica de bpor microscopia electrónica de barrido (SEMarrido (SEMarrido (SEMarrido (SEM
Con el propósito de estimar la dispersión del V ó Mg en la superficie de la alúmina los
soportes fueron analizados por microscopia electrónica de barrido
que no se presenta aglomeración de fases indica un
de los elementos y por lo tanto su preparación fue adecuada.
3.9 se muestran algunos de los difractogramas de e
análisis elemental de cada uno de lossoportes y catalizadores
se observa la superficie del catalizador y cada elemento que lo compone
La energía de dispersión de los elementos (Fig. 3.7 y 3.9) nos indica mediante el gráfico la
energía requerida para que estos elementos se puedan apreciar, cada componente de estos elementos
requiere una energía necesaria para lograr un salto orbital y liberar energía. Esta
elemento y por lo cual pueden ser identificados con precisión.
: Distribución elemental en el soporte para el catalizador del Método I.
Soporte
Mg
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picos característicos, para los
alúmina y magnesia. Por el Método III,
microcristales de V2O5 (<40
o
A ) bien
arrido (SEMarrido (SEMarrido (SEMarrido (SEM----EDX)EDX)EDX)EDX)
Con el propósito de estimar la dispersión del V ó Mg en la superficie de la alúmina los
nica de barrido (SEM-EDX), si
indica una buena distribución
su preparación fue adecuada.
difractogramas de energía de dispersión
de los soportes y catalizadores elaborados.
y cada elemento que lo compone.
nos indica mediante el gráfico la
componente de estos elementos
sta energía es única para

del Método I.
O
Al
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RESULTADOS Y DISCUSIÓN DE

Fig.3.7: Energía de dispersión de elementos del soporte

Fig. 3.8: Distribución elemental del catalizador por el Método I.

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RESULTADOS Y DISCUSIÓN DE RESULTADOS
~ 23 ~
: Energía de dispersión de elementos del soporte para el catalizador del método I.
Distribución elemental del catalizador por el Método I.

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el catalizador del método I.

Distribución elemental del catalizador por el Método I.
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RESULTADOS Y DISCUSIÓN DE RESULTADOS

~ 24 ~

Fig. 3.9: Energía de dispersión de elementos del catalizador preparado por el método I.

� Análisis de la caracterización de los catalizadores

Se puede observar en la figura 3.6 que la preparación fue correcta, debido a que en cada
elemento existe buena distribución.

Existieron excepciones de buenas preparaciones (Fig. 3.8) en los catalizadores (Método I y II), los
cuales se molieron y recalcinaron para una mejor distribución. En este caso se observó una mejor
dispersión del Vanadio, lo que asegura que su preparación fue la correcta y que la fase activa se
encuentra bien dispersa sobre el soporte.

La figura 3.9, muestra la energía que se requiere para identificar cada elemento presente, en este caso
son vanadio, aluminio, magnesio y oxígeno. Para todos los métodos se presenta una buena distribución
de especies superficiales.

3.2 Experimentos Realizados3.2 Experimentos Realizados3.2 Experimentos Realizados3.2 Experimentos Realizados

Se comenzó con pruebas de descomposición de los oxidantes para evaluar las técnicas de
Yodometría y Permanganometría e identificar posibles. Con esto determinar la concentración
adecuada de los reactivos al igual que de las soluciones empleadas. Debido a que este trabajo es
secuencia de una línea de investigación ya se tienen ciertas condiciones establecidas como: la
preparación de soluciones y equipos a usar. En el caso necesario se hicieron las modificaciones
pertinentes.

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RESULTADOS Y DISCUSIÓN DE RESULTADOS

~ 25 ~

3.2.1 Pruebas de descomposición de los oxidantes

Estas pruebas se realizaron para evaluar la descomposición térmica de los oxidantes y la capacidad del
catalizador.

Tertbutil hidroperóxido (TBHP) y del Peróxido de Tertbutil hidroperóxido (TBHP) y del Peróxido de Tertbutil hidroperóxido (TBHP) y del Peróxido de Tertbutil hidroperóxido (TBHP) y del Peróxido de hidrógenohidrógenohidrógenohidrógeno (H(H(H(H2222OOOO2222))))

� Descomposición de TBHP a temperatura ambiente:

En la experimentación se empleó:
• 30 mL de Agua
• 5.6 mL TBHP
Los cuales se agregaron en el reactor con las especificaciones mencionadas en la sección 2.1.2.

Resultados

La descomposición del TBHP se analizó mediante la técnica de Permanganometría (Ver Anexo A.1):

Tabla 3.1:Tabla 3.1:Tabla 3.1:Tabla 3.1: Resultados de descomposición de TBHP y la concentración en el reactor sin sin sin sin
catalizador.catalizador.catalizador.catalizador.
Tiempo (min) mL Gastados de KMnO4 mmol en el reactor con corrección de volumen Cen el reactor [mol/L]
0 ---- ---- 1.1011
15 1.9 58.8136 1.6756
30 2 57.9757 1.6756
45 2 57.1379 1.6756
60 2 56.3002 1.6756

Una hora después se añadió 0.1 g de Pentóxido de vanadio (V2O5):

Tabla 3.2Tabla 3.2Tabla 3.2Tabla 3.2: Resultados de descomposición de TBHP y concentración en reactor en presencia de
V2O5
Tiempo (min.) mL. Gastados de KMnO4 mol en el reactor con corrección de vol. Cen el reactor [mol/L]
0
15
----
2.1
----
58.4829
1.1011
1.6662
30 2.3 56.9979 1.6473
45 2.3 56.1743 1.6473
60 2.4 55.0341 1.6379
75 2.6 53.5915 1.6191
90 2.7 52.4792 1.6097
NOTA: Los cálculos se muestran en el anexo A.1
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RESULTADOS Y DISCUSIÓN DE RESULTADOS

~ 26 ~

� DesDesDesDescomposición de peróxido de hidrócomposición de peróxido de hidrócomposición de peróxido de hidrócomposición de peróxido de hidrógenogenogenogeno

El comportamiento de peróxido de hidrogeno ó agua oxigenada se determina con la técnica de
yodometría (Ver anexo A.2).

Se empleó un reactor con las mismas características y especificaciones, se agregaron los siguientes
reactivos:

• 30 mL Agua
• 4 mL H2O2

Resultados:

Tabla 3.3:Tabla 3.3:Tabla 3.3:Tabla 3.3: Descomposición del H2O2 con y sin catalizador.

Tiempo (min.) mL gastados Na2S2O3
sin catalizador
mL gastados Na2S2O3
con catalizador
CEN EL REACTOR sin cat CEN EL REACTOR con cat
0 ---- ---- 1.1522 1.1522
15 12.2 9 1.2372 0.9127
30 13.4 4.2 1.3795 0.4323
45 13.1 0.8 1.3693 0.0836
60 13.8 0.5 1.4651 0.0531

� Análisis de la descomposición del TBHP y H2O2

La concentración de TBHP en el reactor a 21°C no presenta variación significativa en los dos casos
(con y sin catalizador). Se realizó una corrida a 60°C, en este caso el TBHP no presenta una
descomposición significativa, ya que su concentración es prácticamente constante.

La descomposición presentada con H2O2 en presencia de V2O5 muestra un incremento a través del
tiempo, la cantidad de titulante (Na2S2O3) con catalizador, disminuye con el tiempo, por lo que se
elige como oxidante de este trabajo. Datos bibliográficos muestran que el H2O2 es el oxidante más
empleado a 60°C y presión atmosférica, condiciones de reaccion estudiadas por Aida y Col. (2000).
Se pudo apreciar que la desulfuración se favorece al emplear el catalizador de pentóxido de vanadio
ya que la cantidad de titulante disminuye con el tiempo, por lo que se comprueba que es un buen
catalizador para esta prueba.

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RESULTADOS Y DISCUSIÓN DE RESULTADOS

~ 27 ~

3.2.2 Pruebas de actividad catalítica3.2.2 Pruebas de actividad catalítica3.2.2 Pruebas de actividad catalítica3.2.2 Pruebas de actividad catalítica� Descripción de las pruebas realizadas

En la tabla 3.4 se muestra las pruebas de la actividad catalítica.

Las pruebas de actividad catalítica se realizaron con una mezcla reactiva que contenía
compuestos benzotiofénicos más refractarios en HDS.

Como disolvente se seleccionó al acetonitrilo, ya que estudios previos [Gómez y col.; 2005]
indican que es el mejor para nuestras condiciones de reacción. El oxidante empleado fue el peróxido
de hidrógeno, de acuerdo a los resultados obtenidos y se avala con los estudios previos. La
temperatura de reacción fue de 60°C [Gómez y Col. 2005] y se emplearon catalizadores de
pentóxido de vanadio obtenidos por distintos métodos.

Los catalizadores de los métodos I y II se obtuvieron mediante la técnica de “dispersión térmica”
mientras que con el método III se obtuvieron por “Impregnación con Metavanadato de Amonio”.
El catalizador se preparó a partir de una combinación de soportes, buscando aumentar su
actividad catalítica, estos componentes son el óxido de magnesio y γ-alúmina.

El catalizador que presente mayor actividad, determinará la cantidad de catalizador óptima a
estas condiciones de reacción.

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RESULTADOS Y DISCUSIÓN DE RESULTADOS

~ 28 ~

Tabla 3.4:Tabla 3.4:Tabla 3.4:Tabla 3.4: Pruebas realizadas para determinar la actividad del soporte y los catalizadores obtenidos
por diferentes métodos.
No. dNo. dNo. dNo. de Pruebae Pruebae Pruebae Prueba Catalizador ó soporte empleadoCatalizador ó soporte empleadoCatalizador ó soporte empleadoCatalizador ó soporte empleado ObservacionesObservacionesObservacionesObservaciones
587587587587 0.1g. V2O5 Comprobar la actividad
588588588588 0.1g. V2O5 Se repitió por errores exp.
589589589589 0.1g. Al2O3 Observar actividad
590590590590 0.1g. Mg/Al2O3 Observar actividad
592592592592 0.1g. V/ Mg/Al2O3 Método I Observar actividad
597597597597 0.1g. V/ Mg/Al2O3 al 10% Método II Antes de calcinar Observar actividad
598598598598 0.1g. V/ Mg/Al2O3 al 10% Método II Después de calcinar Observar actividad
600600600600 0.1g. V/ Mg/Al2O3 al 10% Método II Calcinado 2 veces Observar actividad
601601601601 0.1g. V/ Mg/Al2O3 al 10% Método III Observar actividad
620620620620 0.2g. V/ Mg/Al2O3 al 10% Método II Calcinado 2 veces Efecto de cantidad de Catalizador
621621621621 0.4g. V/ Mg/Al2O3 al 10% Método II Calcinado 2 veces Efecto de cantidad de Catalizador
628628628628 0.05g. V/ Mg/Al2O3 al 10% Método II Calcinado 2 veces Efecto de cantidad de Catalizador
629629629629 0.1g. V/ Mg/Al2O3 al 10% Método II Calcinado 2 veces Comprobar Tendencia de Cant. De Cat.
630630630630 0.2g. V/ Mg/Al2O3 al 10% Método II Calcinado 2 veces SECO Efecto de humedad
631631631631 0.2g. V/ Mg/Al2O3 al 10% Método II Calcinado 2 veces HÚM. Efecto de humedad
632632632632 0.05g V/ Mg/Al2O3 al 10% Método II Calcinado 2 veces SECO Efecto de humedad
633633633633 0.4g V/ Mg/Al2O3 Método II Calcinado 2 veces SECO Efecto de humedad
636636636636 0.1g V/ Mg/Al2O3 al 5% Método II SECO Efecto de carga de catalizador
637637637637 0.1g V/ Mg/Al2O3 al 15% Método II SECO Efecto de carga de catalizador
643643643643 0.2g V/ Mg/Al2O3 al 15% Método II SECO Carga y cantidad de catalizador
644644644644 0.4g V/ Mg/Al2O3 al 15% Método II SECO Carga y cantidad de catalizador
646646646646 0.1g V/ Mg/Al2O3 al 20% Método II SECO Carga y cantidad de catalizador
647647647647 0.1g V/ Mg/Al2O3 al 10% Método II SECO Comprobar tendencia
670670670670 0.1g V/ Mg/Al2O3 al 15% Método II SECO Cantidad de oxidante
671671671671 0.1g V/ Mg/Al2O3 al 20% Método II SECO Cantidad de oxidante
673673673673 0.1g V/ Mg/Al2O3 al 15% Método II SECO Cant. de oxidante y modif. de M.R
682682682682 0.1g V/ Mg/Al2O3 al 20% Método II TPR-2 Actividad de comp. reducidos
683683683683 0.1g V/ Mg/Al2O3 al 15% Método II TPR-2 Actividad de comp. reducidos
687687687687 0.1g V/ Mg/Al2O3 al 10% Método II TPR-2 Actividad de comp. reducidos
688688688688 0.1g V/ Mg/Al2O3 al 5% Método II TPR-2 Actividad de comp. reducidos
692692692692 0.1g V/ Mg/Al2O3 al 17% (mezcla de 15% y 20%) Método II TPR-2 Comparación de oxidante (TBHP
vs. H2O2)
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RESULTADOS Y DISCUSIÓN DE RESULTADOS

~ 29 ~

3.3 Resultados de las Pruebas de actividad de los catalizadores obtenidos por cada
método

En estas pruebas se observará la actividad de los catalizadores preparados. El catalizador
que presente la mayor actividad definirá el método de preparación más adecuado y con éste
método se realizaran las pruebas experimentales.

3.3.1 Catalizadores obtenidos por el método I3.3.1 Catalizadores obtenidos por el método I3.3.1 Catalizadores obtenidos por el método I3.3.1 Catalizadores obtenidos por el método I

Se realizó la prueba de actividad 592, para evaluar la actividad del catalizador, método I. En las primeras
pruebas (587, 588, 589 y 590) se observó la actividad de cada compuesto que conforma el catalizador.

A continuación se muestra un ejemplo de la tendencia que presentó el análisis por cromatografía,
después la descomposición del oxidante por el método I. Las otras pruebas muestran una tendencia
muy similar por los que solo se muestra este ejemplo.

� PruebaPruebaPruebaPrueba 592592592592

0.1 g V/Magnesia/γ-Alúmina, Método I. Se agrega 0.5 mL H2O2 al 30% al inicio de la reacción a
los 15, 30 y 60 min.

Fig. 3.10: Remoción de DBT y producción de sulfonas en función al tiempo de reacción, empleando
catalizador V/Mg/γ-Al, Método I.
0
10
20
30
40
50
60
0 10 20 30 40 50 60 70
R
e
m
o
ci
ó
n
y
P
ro
d
u
cc
ió
n
d
e
D
B
T
's
(
%
)
tiempo (min)
DBT
DBTsulfona
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~ 30 ~

Yodometría de la P592Yodometría de la P592Yodometría de la P592Yodometría de la P592
El avance de la reacción se evalúo por yodometría.

Tabla 3.5Tabla 3.5Tabla 3.5Tabla 3.5:::: Volumen de Na2S2O3 con una concentración 0.09992M. Gastados en la yodometría
Tiempo (min.) mL de Na2S2O3
15 1.21.21.21.2
30 2.652.652.652.65
60 3.83.83.83.8

� Análisis de la actividad del catalizador preparado por el Método I

Se realizaron las pruebas utilizando por separado cada uno de los compuestos, el magnesio y la
alúmina no presentan una descomposición significativa en comparación con el catalizador (V2O5). Se
repitió este experimento porque no se tenía la tendencia teórica esperada de descomposición
(disminución de los reactivos en función del tiempo).

El catalizador preparado por el método I presenta una descomposición baja (Fig. 3.10). Esto se
comprobó con la técnica de yodometría, en la que se acumula la cantidad de H2O2, en todos los
experimentos excepto en el pentóxido de vanadio.

Este método no es conveniente para las condiciones de concentración de vanadio trabajadas.

En la prueba 590, se empleó como mezcla reactiva solo el DBT, por ser el compuesto más reactivo,
esto se hizo para economizar, esta modificación no presenta cambios en los resultados ya que tenemos
la tendencia del compuesto más significativo para la extracción, producción y remoción.

Con respecto al oxidante empleado se comprueba que el peróxido de hidrogeno es una buena opción en
el proceso de desulfuración de diesel, ya que favorece en la transformación de los productos