HIDROD~1

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 UNIVERSIDAD NACIONAL AUTÓNOMA DE MÉXICO 
 
FACULTAD DE QUÍMICA 
 
 
 
 
 
 
T E S I S 
 
 
QUE PARA OBTENER EL TÍTULO DE: 
INGENIERA QUÍMICA 
 
 
P R E S E N T A: 
MUNGUIA MONTIEL PAULINA 
 
 
 
 
 
MÉXICO, D.F. 2013 
 
 
“Hidrodesulfuración selectiva de una mezcla 
modelo de gasolina sintética de FCC utilizando 
catalizadores CoMo promovidos con fósforo sobre 
gama-Al2O3 modificada con magnesio”. 
 
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JURADO ASIGNADO: 
 
PRESIDENTE: M. EN C. CARLOS GUZMÁN DE LAS CASAS 
VOCAL: DR. ROGELIO CUEVAS GARCÍA 
SECRETARIO: DRA. AÍDA GUTIÉRREZ ALEJANDRE 
1er. SUPLENTE: DR. MARIO GONZALO VIZCARRA MENDOZA 
2° SUPLENTE: DR. RODOLFO ZANELLA SPECIA 
 
 
SITIO DONDE SE DESARROLLÓ EL TEMA: 
UNICAT. LABORATORIO 225 CONJUNTO E. FACULTAD DE QUÍMICA. 
CIUDAD UNIVERSITARIA UNAM. 
 
ASESOR DEL TEMA: 
 
 
DR. ROGELIO CUEVAS GARCÍA 
 
SUSTENTANTE: 
 
 
PAULINA MUNGUIA MONTIEL 
 
 
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Agradecimientos 
 
A la Universidad Nacional Autónoma de México y a la Facultad de 
Química por otorgarme las condiciones necesarias en mi formación 
profesional. 
 
Al fondo SENER-CONACYT-PEMEX, proyecto 117086 “Desarrollo de 
catalizadores para la hidrodesulfuración de gasolina”. 
 
Así como al proyecto DGAPA-PAPITT 114112 por el financiamiento en 
la compra del cromatógrafo (Agilent 7890 A) y los reactivos utilizados 
en este trabajo. 
 
A mi asesor el Dr. Rogelio Cuevas García por los consejos para llevar 
a cabo este trabajo, pero sobre todo por escucharme y aconsejarme 
en el plano personal, gracias profe. 
 
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ÍNDICE 
1. INTRODUCCIÓN .............................................................................................. 6 
1.1. Normatividad mexicana para los límites máximos permisibles de S (azufre) 
en combustibles. .................................................................................................. 6 
1.2. Importancia de las gasolinas. ..................................................................... 7 
1.3. Azufre en las gasolinas .............................................................................. 9 
2. ANTECEDENTES ........................................................................................... 10 
2.1. Refinación del petróleo ............................................................................. 10 
2.2. Gasolina ................................................................................................... 13 
2.2.1 Desintegración catalítica en fase fluida (FCC, Fluid Catalytic Cracking) 13 
2.2.2 Número de octano ................................................................................. 15 
2.3. Hidrotratamiento ....................................................................................... 17 
2.3.1. Reacciones de Hidrotratamiento. ....................................................... 18 
2.3.2. Catalizadores comúnmente usados en HDT (HDS y HID)................. 19 
2.3.3. Catalizadores de HDS y HID. ............................................................ 20 
2.4. HDS de gasolina real de FCC y mezclas modelo..................................... 28 
3. OBJETIVOS .................................................................................................... 30 
4. DESARROLLO EXPERIMENTAL ................................................................... 31 
4.1. Preparación de catalizadores ................................................................... 31 
4.2. Activación del catalizador ......................................................................... 35 
4.3. Evaluación catalítica en un reactor por lotes ............................................... 35 
4.4. Caracterización fisicoquímica de los catalizadores sintetizados. ............. 36 
4.4.1. Isotermas de adsorción y desorción de nitrógeno (Isoterma de 
BET)…... ......................................................................................................... 36 
4.4.2. Espectrofotometría UV-VIS de Reflectancia Difusa (DRS UV-Vis). ... 37 
4.4.3. Microscopía Electrónica de Transmisión de Alta Resolución 
(HRTEM)… ..................................................................................................... 37 
5. RESULTADOS Y ANÁLISIS DE RESULTADOS. ........................................... 39 
5.1. Evaluación catalítica. ................................................................................ 39 
5.1.1. Evaluación catalítica a temperatura de 260°C. .................................. 39 
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5.1.2. Evaluación catalítica a temperatura de 280°C. .................................. 58 
5.1.3. Evaluación catalítica a temperatura de 240°C. .................................. 65 
5.2. Caracterización de los catalizadores ........................................................ 69 
5.2.1. Isotermas de adsorción y desorción. ................................................. 69 
5.2.2. Espectrofotometría de Reflectancia Difusa UV-Visible ...................... 78 
5.2.3. Microscopía Electrónica de Transmisión de Alta Resolución 
(HRTEM).. ....................................................................................................... 87 
6. CONCLUSIONES ........................................................................................... 90 
APÉNDICES .......................................................................................................... 92 
APÉNDICE A. Preparación de catalizadores CoMo/γ-Al2O3 modificados con 
magnesio y promovidos con fósforo. .................................................................. 92 
APÉNDICE B. Preparación de la mezcla de reacción: gasolina sintética de FCC.
 ........................................................................................................................... 97 
APÉNDICE C: Cromatogramas.......................................................................... 99 
APÉNDICE D. Técnicas de caracterización. .................................................... 103 
1. Fundamento teórico: Isoterma BET (Brunauer, Emmett y Teller). ........... 103 
2. Espectrofotometría de Reflectancia Difusa UV-VIS (DRS UV-Vis). ....... 108 
3. Microscopía Electrónica de Transmisión de Alta Resolución (HRTEM). 110 
APÉNDICE E. Obtención de los coeficientes cinéticos .................................... 111 
APÉNDICE F. Estimación del número de octano y partes por millón de azufre
 ......................................................................................................................... 116 
APÉNDICE G. Cálculos para la selectividad HDS/HID .................................... 121 
BIBLIOGRAFÍA ................................................................................................... 122 
 
 
 
 
 
 
 
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NOMENCLATURA 
Abreviatura Significado 
BET Brunauer, Emmett y Teller 
DRS Espectrofotometría de Reflectancia Difusa 
EDGE Borde 
FCC Desintegración Catalítica Fluida 
GLP Gas licuado de petróleo 
GNC Gas natural comprimido 
HDN Hidrodenitrogenación 
HRTEM Microscopía Electrónica de Transmisión de Alta Resolución 
HDS Hidrodesulfuración 
HDT Hidrotratamiento 
HID Hidrogenación 
Mbd Millones de barriles diarios 
MON Número de octano de motor 
NOM Norma oficial mexicanaOH Grupos hidroxilos 
Ppm Partes por millón 
RIM Orilla 
RON Número de octano de investigación 
RP Resto del país 
STP Temperatura y presión estándar 
TEM Microscopía Electrónica de Transmisión 
TIER 2 
Norma estadounidense para regular las emisiones 
contaminantes producto de la combustión de los motores en 
vehículos de distinto tamaño y uso. 
TPS Sulfuración a temperatura programada 
UV Ultravioleta 
VIS Visible 
ZF Zona Fronteriza 
ZM Zona Metropolitana: valle de México, Guadalajara y Monterrey. 
 
 
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1. INTRODUCCIÓN 
Además de los compuestos orgánicos útiles en la combustión, la gasolina contiene 
algunos compuestos heterocíclicos, incluyendo oxígeno, nitrógeno y azufre. En 
particular, los compuestos orgánicos azufrados en la gasolina se convierten a 
dióxidos de azufre (SOx) durante la combustión. Los SOx, además de disminuir la 
eficiencia de los convertidores catalíticos en los autos, son serios contaminantes 
cuando son liberados al aire y tienen efectos en la salud de la población. Además 
estos compuestos de azufre son la causa directa de la lluvia ácida cuyos efectos 
se reflejan tanto en las ciudades, acelerando la corrosión de edificios y 
monumentos; como en el campo, produciendo la acidez de ríos, lagos y suelos1. 
Por estas razones es necesario disminuir la cantidad de compuestos azufrados en 
los combustibles como la gasolina. 
 
1.1. Normatividad mexicana para los límites máximos permisibles de S 
(azufre) en combustibles. 
En México los límites máximos permisibles en diferentes derivados del petróleo se 
encuentran establecidos en la norma NOM-086-SEMARNAT-SENER-SCFI 20052 
(figura 1). Para cumplir esta norma y con los requerimientos de reducción del 
contenido de azufre en gasolinas se han efectuado en dos fases: la primera fue la 
de comercializar, a partir del año 2007, gasolinas con un promedio de 300 ppm; y 
una vez que el 100% de los vehículos nuevos cuenten con la tecnología TIER 2, 
para ofrecer en el mercado gasolinas con un contenido de 30 ppm. 
 
 
Figura 1. Contenido de azufre en los combustibles, NOM-086 
(partes por millón). Fuente: PEMEX REFINACIÓN. 
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1.2. Importancia de las gasolinas. 
El papel que continuará desempeñando el sector transporte en la actividad 
económica será fundamental para el desarrollo del país, y se espera que los 
vehículos a gasolina continúen siendo la mayor parte del parque vehicular total3. 
Para 2025 se estima que el parque vehicular alcanzará 50.1 millones de unidades, 
del cual, alrededor de 95.6% del total será a gasolina. Los vehículos con motor a 
diesel constituirán 4.2%, los que utilicen gas licuado de petróleo (GLP) 0.2% y los 
de gas natural comprimido (GNC) 0.01%. Se espera que el número de vehículos a 
GLP disminuya en el largo plazo (figura 2), debido principalmente al 
comportamiento del diferencial de precios entre este gas y las gasolinas. 
 
 
 
Figura 2. Parque vehicular por tipo de combustible, 2009-2025. 
(miles de vehículos). Fuente: IMP, con base en Banco Mundial, Banxico, CONAPO, 
INEGI, PROFECO, PEMEX, SENER y empresas privadas. 
 
Así, las gasolinas seguirán manteniéndose como la principal fuente de suministro 
energético en el autotransporte como resultado del aumento esperado en el 
parque vehicular. Se estima que la demanda crecerá en 468.1 mbd, por lo que al 
final del período se ubicará en 1,260.0 mbd (figura 3). Por otro lado se estima que 
la gasolina Pemex Magna representará 92.4 % del total, debido principalmente al 
diferencial de precios con respecto a la gasolina Pemex Premium (véase figura 4). 
 
 
 
 
 
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Figura 3. Demanda de combustible en el autotransporte, 2009-2025 
(miles de barriles diarios). Fuente: IMP, con base en Banco Mundial, Banxico, CONAPO, 
INEGI, PROFECO, PEMEX, SENER y empresas privadas. 
 
 
Figura 4. Demanda de los dos tipos de gasolina para el autotransporte, 2009-2025 (miles 
de barriles diarios). Fuente: IMP, con base en Banco Mundial, Banxico, CONAPO, INEGI, 
PROFECO, PEMEX, SENER y empresas privadas. 
 
Se estima que la demanda de gasolinas será superior a la oferta interna, además 
de crecer más rápido; por lo que se prevé que el país deberá continuar importando 
este tipo de combustible para satisfacer el consumo. Además, el crecimiento 
esperado de la demanda provocará que el diferencial se incremente al final del 
período, aún con el aumento de la producción y como consecuencia se 
incrementarán las importaciones. 
 
 
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1.3. Azufre en las gasolinas 
En particular, la gasolina debe cumplir con un contenido máximo de 30 ppm de 
azufre. La principal contribución al contenido de azufre en la gasolina final se debe 
a la nafta proveniente del proceso de desintegración catalítica FCC (Fluid Catalytic 
Cracking), pues el contenido de compuestos azufrados en esta corriente 
corresponde a la mayor parte (90-95%) de compuestos de azufre en la mezcla de 
gasolina final. 
Los niveles de eliminación de compuestos azufrados en gasolinas pueden lograrse 
con las formulaciones catalíticas de las que se dispone actualmente, siempre y 
cuando el proceso se efectúe a las condiciones de proceso (temperatura, presión, 
espacio velocidad) adecuadas. Sin embargo, para el procesamiento de la nafta de 
FCC, el problema principal radica en que durante la eliminación de compuestos 
órgano-azufrados la mayor parte de los compuestos olefínicos (alquenos, 
hidrocarburos con doble enlace en su estructura), son hidrogenados disminuyendo 
de manera importante el octanaje del combustible final. 
El desafío actual consiste en crear formulaciones catalíticas que permitan operar 
reactores de hidrotratamiento de nafta FCC a condiciones de muy alta actividad 
hacia las reacciones de desulfuración directa y alta selectividad HDS/HID; 
minimizando la hidrogenación o saturación de olefinas. 
Diferentes estrategias han sido abordadas con la finalidad de resolver esta 
problemática; Pero, la gran mayoría se ha orientado principalmente a la alta 
actividad en reacciones de eliminación de azufre. 
Por otro lado, para controlar la hidrogenación, investigaciones realizadas han 
probado que la presencia de óxidos de metales alcalino-térreos en el soporte del 
catalizador pueden disminuir la actividad de hidrogenación (HID) de los 
catalizadores de hidrotratamiento (HDT), esto ayudaría a evitar la disminución del 
número de octano de la nafta proveniente de FCC. En este trabajo se estudiará el 
efecto de catalizadores CoMo soportados en -Al2O3 modificada con pequeñas 
cantidades de MgO y P, utilizando una mezcla modelo de gasolina sintética. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
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2. ANTECEDENTES 
Como se explicó en el capítulo anterior, el problema principal es en este caso: 
Alcanzar un contenido de azufre de 30 ppm sin disminuir su octanaje (mínimo 
(RON+MON)/2=87). Esta problemática implica el desarrollo de catalizadores de 
hidrotratamiento mejorados, respecto a los convencionales, para este tipo de 
fracciones. Y se hace necesario establecer una manera de medir el 
comportamiento de los catalizadores. El azufre se elimina con la actividad de 
hidrodesulfuración (HDS) y, en estos catalizadores se hace necesario evaluar la 
actividad de hidrogenación, especialmente en las olefinas (HID). 
Para medir esto se utiliza la selectividad HDS/HID, consistente en (la actividad de 
la hidrodesulfuración)/(la actividad para la hidrogenación). 
 
2.1. Refinación del petróleo 
La refinación del petróleo comienza con la destilación, o fraccionamiento, de los 
crudos en grupos de hidrocarburos separados. Los productos resultantes están 
directamente relacionados con las características del petróleo crudo que se 
procesa. La mayoría de estos productos de la destilación se convierten a su vez 
en productos con mayor valor agregado cambiando sus estructuras físicas y 
moleculares mediante craqueo, reforma y otros procesos de conversión (figura 5). 
A continuación, estos productos se someten a diversos procesos de tratamiento y 
separación (extracción, hidrotratamiento y desmercaptanización), para obtener 
productos terminados. Mientras que las refinerías más sencillas se limitan 
generalmente a la destilación atmosférica y al vacío; en las refinerías integradas 
se hace fraccionamiento, conversión, tratamiento y mezcla con lubricante, 
combustibles pesados y fabricación de asfalto, y en ocasiones, procesado 
petroquímico4. 
La primera refinería, inaugurada en 1861, producía queroseno mediante 
destilación atmosférica simple. Entre los subproductos había alquitrán y nafta. 
Pronto se descubrió que podían producirse aceites lubricantes de alta calidad 
destilando petróleo al vacío. Con todo, durante los 30 años siguientes el 
queroseno fue el producto de mayor demanda. 
Los dos acontecimientos más significativos en el cambio de esta situación fueron: 
 La invención de la luz eléctrica, que redujo la demanda de queroseno. 
 La invención del motor de combustión interna, al que siguió una demanda 
de gasóleo diesel y gasolina. 
Con la llegada de la producción a gran escala y la primera Guerra Mundial, el 
número de vehículos propulsados por gasolina aumentó de manera espectacular, 
como lo hizo la demanda de gasolina. Con todo, los procesos de destilación 
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atmosférica y al vacío sólo permitían obtener del petróleo crudo cierta cantidad de 
gasolina. 
El primer proceso de craqueo térmico se aplicó en 1913. El craqueo térmico 
sometía los combustibles pesados a presión y calor intenso, descomponiendo así 
físicamente sus grandes moléculas en otras más pequeñas, con lo que producía 
más gasolina y combustibles de destilación. A fines del decenio de 1920 se aplicó 
una forma más elaborada de craqueo térmico, la reductora de viscosidad, que 
permitía obtener productos más valiosos y apreciables. 
Al elaborarse motores de gasolina de compresión más elevada, se produjo una 
demanda de gasolina de mayor octanaje, con mejores cualidades antidetonantes. 
La introducción del craqueo catalítico y de los procesos de polimerización en la 
segunda mitad del decenio de 1930, compensó esta demanda al proporcionar 
gasolina de mayor rendimiento y octanajes más elevados. Al comienzo del 
decenio de 1940 se desarrolló la alquilación, otro proceso catalítico, para producir 
más gasolina destinada al campo de la aviación de alto octanaje y cargas 
petroquímicas para la fabricación de explosivos y caucho sintético. Le siguió la 
isomerización catalítica, cuyo objeto era convertir los hidrocarburos para producir 
mayores cantidades de materias primas para la alquilación. 
Después de la segunda Guerra Mundial se introdujeron diversos procesos de 
reforma que mejoraron la calidad y el rendimiento de la gasolina, y proporcionaron 
productos de mayor calidad. Algunos de ellos requerían el empleo de 
catalizadores y/o de hidrógeno para cambiar las moléculas y eliminar el azufre. 
Durante el decenio de 1960 se introdujeron mejoras en los catalizadores y se 
elaboraron métodos de proceso, como el hidrocraqueo y la reforma, para 
aumentar los rendimientos de la gasolina y mejorar las cualidades antidetonantes. 
Tales procesos catalíticos produjeron también moléculas de doble enlace 
(alquenos), base de la moderna industria petroquímica. 
El número y tipo de los diferentes procesos utilizados en las modernas refinerías 
dependen principalmente de la naturaleza de los crudos empleados como materia 
prima y de los requisitos de los productos finales. También influyen en los 
procesos factores económicos: costo de los crudos, valores de los productos, 
disponibilidad de servicios básicos y transporte. 
 
 
 
 
 
 
 
 
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Figura 5. Organigrama del proceso de refinación del petróleo. 
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Cot .. ¡~ •• 
"'" "'" 
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2.2. Gasolina 
El producto comercial más importante de las refinerías es la gasolina para 
motores. La gasolina comercial es una mezcla de diferentes hidrocarburos con 
puntos de ebullición relativamente bajos comprendidos entre los que poseen 7 
átomos de carbono (C7) y hasta los que tienen 10-11 átomos de carbono (C10-
C11). Las mezclas de gasolina tienen puntos de ebullición que van desde 
temperaturas ambiente hasta unos 204 °C, y un punto de inflamación inferior a –
40 °C. 
La gasolina tal y como la conocemos está constituida por diversos cortes de la 
refinería. Se tiene a la gasolina reformada, de alquilato, nafta alifática (nafta ligera 
de destilación directa), nafta aromática (nafta de craqueo térmico y catalítico), la 
desintegración catalítica en fase fluida FCC y diversos aditivos. 
 
2.2.1 Desintegración catalítica en fase fluida (FCC, Fluid Catalytic Cracking) 
La desintegración catalítica en lecho fluidizado es una de las operaciones más 
utilizadas en la conversión de fracciones de petróleo a gasolina de alta calidad. El 
proceso FCC determina en gran medida la rentabilidad de la industria de la 
refinación. Sus ventajas principales son la adaptación a los cambios continuos en 
las demandas del mercado y la capacidad para procesamiento de cargas pobres y 
pesadas. 
La desintegración catalítica descompone los hidrocarburos complejos en 
moléculas más simples para aumentar la calidad y cantidad de otros productos 
más ligeros y valiosos para este fin y reducir la cantidad de residuos. Los 
hidrocarburos pesados se exponen a los catalizadores que favorecen las 
reacciones químicas, a alta temperatura y baja presión. Este proceso reorganiza la 
estructura molecular, convirtiendo las cargas de hidrocarburos pesados en 
fracciones más ligeras, como queroseno, gasolina, GPL, gasóleo para calefacción 
y cargas petroquímicas (figura 6). La selección de un catalizador depende de una 
combinación de la mayor reactividad posible con la máxima resistencia al 
desgaste. Los catalizadores utilizados en las unidades de craqueo de las refinerías 
son normalmente materiales sólidos (zeolita, hidrosilicato de aluminio, y alúmina-
sílice) en forma de polvos, cuentas, gránulos o materiales perfilados denominados 
pastillas extruidas. 
En todo proceso de FCC hay tres operaciones básicas: 
 Reacción: la carga reacciona con el catalizador y se descompone en 
diferentes hidrocarburos. 
 Regeneración: el catalizador se reactiva quemando el coque. 
 Fraccionamiento: la corriente de hidrocarburos craqueados se separa en 
diversos productos. 
 
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Figura 6. Esquema del proceso de desintegración catalítica de lecho fluidizado FCC. 
 
La FCC, sucede mediante un mecanismo de ion-carbonio favorecido por los sitios 
ácidos del catalizador; se producen especialmente hidrocarburos ramificados 
olefínicos. Las reacciones de transferencia de hidrógeno son parte de la ruptura 
(cracking) catalítico. 
Los hidrocarburos sufren las siguientes reacciones: 
 Parafina---------------Parafina + olefina 
 Nafteno----------------Aromático 
 Alquil-aromático-----Olefina y alquil-aromático Olefina-----------------Olefina 
En general, la actividad de las reacciones de cracking es la siguiente: 
Parafina > Nafteno > Alquil-aromáticos > Olefina > Aromáticos 
Una de las principales características de los productos de la FCC es su elevado 
contenido en olefinas y componentes aromáticos. Pero del azufre proveniente de 
la alimentación, aproximadamente el 50% se transforma en H2S y el resto se 
distribuye en los diferentes productos del cracking (tabla 1). 
 
 
 
 
 
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Tabla 1. Descripción general de los productos obtenidos de la FCC.5 
Producto Contenido Rendimiento (%peso) Usos 
Fuel Gas (gas 
seco) 
Metano 
Etano 
Hidrógeno 
Etileno 
Ácido sulfhídrico. 
2-5 
Combustible en el 
sistema Fuel Gas 
de refinerías. 
GLP Propileno Buteno 6-15 
Industria 
petroquímica, 
alquilación y 
formulación de 
gasolinas y GLP 
comercial. 
Nafta de FCC 
Olefinas 
Aromáticos 
Parafinas 
Azufre 
40-50 Formulación de gasolinas 
Light Cycle oil 
Azufre 
Aromáticos 
Poliaromáticos 
20-40 
Decanted oil - - Combustión del Fueloil 
 
 
2.2.2 Número de octano 
El número de octano es un parámetro muy importante para definir la calidad de la 
gasolina, pues permite evaluar la resistencia a la detonación en este combustible. 
Se puede afirmar que el aumento de la potencia específica de los motores de 
automóvil actuales se ha logrado gracias al incremento en el número de octano. 
Para determinar la calidad antidetonante de una gasolina, se efectúan corridas de 
prueba en un motor, de donde se obtienen dos parámetros diferentes: 
 El Research Octane Number (Número de Octano de Investigación) que se 
representa como RON o simplemente R y que se determina efectuando una 
velocidad de 600 revoluciones por minuto (rpm) y a una temperatura de 
entrada de aire de 125°F (51.7°C) 
 El Motor Octane Number (Número de Octano del Motor) que se representa 
como MON o simplemente M y se obtiene mediante una corrida de prueba 
en una máquina operada a una velocidad de 900 revoluciones por minuto y 
con una temperatura de entrada de aire de 300°F (149°C). Para propósitos 
de comercialización y distribución de las gasolinas, los productores 
determinan el octanaje comercial, como el promedio de los números de 
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octano de investigación (RON) y el octano del motor (MON), de la siguiente 
forma: 
ú 	 	 	 =
+
 
 
Un número de octano bajo causa un mal funcionamiento y bajo rendimiento del 
combustible cuando el vehículo está en movimiento, además de una elevada 
emisión de contaminantes. En la tabla 2 se presentan los números de octano de 
algunos compuestos. 
 
Tabla 2. Número de octano de algunos compuestos petroquímicos contenidos en las 
gasolinas.6 
Producto RON 
isobutano 102 
butano 93.6 
isopentano 92.6 
pentano 61.7 
1-penteno 84.0 
ciclohexeno 83.9 
ciclohexano 83 
1-hepteno 60 
heptano 0 
n-octano -10 
1-octeno 29 
3-octeno 73 
iso-octano 100 
Aromáticos C8 106.5 
Aromáticos C9 109.7 
Aromáticos C10 108.0 
MTBE 118.3 
 
Para entender el efecto de la hidrogenación en el número de octano, podremos 
hacer uso de dicha tabla; como se mostrará en el punto siguiente, durante el 
proceso para la eliminación del azufre se produce, inevitablemente, la 
hidrogenación. Por ejemplo, el número de octano que presenta el 1-octeno es 29, 
después de la HDS-HID, pasaría a n-octano con -10 RON, una pérdida neta de 39 
números de octano. En principio el problema se podría corregir con otra reacción, 
la isomerización. Si se lleva a cabo la isomerización obtendríamos iso-octano con 
un número de 100 RON. 
Hasta hace relativamente poco tiempo se utilizaban tetraetilo de plomo (PTE) y el 
plomo tetrametílico (PTM) como aditivos de la gasolina para mejorar los índices de 
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octano y las cualidades antidetonantes. En un esfuerzo por reducir la presencia de 
plomo en las emisiones de escape de los automóviles, estos aditivos ya no se 
utilizan de modo habitual, excepto en la gasolina empleada en aviación. En la 
actualidad, para mejorar las cualidades antidetonantes de la gasolina se utilizan 
etilbutiléter terciario (EBET), metilbutiléter terciario (MBET), amilmetiléter terciario 
(AMET) y otros compuestos oxigenados. 
A nivel mundial, se han desarrollado varias tecnologías relacionadas entre sí para 
elevar el octanaje de las gasolinas, destacando las siguientes: aplicación de 
nuevas tecnologías de refinación, de reformado catalítico, isomerización y otros 
procesos, que permiten obtener gasolinas con elevados números de octano 
limpios, es decir, sin aditivos. 
 
2.3. Hidrotratamiento 
Además del número de octano; un requisito importante que deben cumplir las 
gasolinas es un contenido de azufre promedio de 30 ppm, esto se logra con el 
hidrotratamiento. Bajo el término de hidrotratamiento se agrupan dos grandes tipos 
de procesos, por un lado los que se pueden llamar como de Hidrotratamiento, 
propiamente dicho, para la eliminación de heteroátomos, como el azufre, 
nitrógeno, oxigeno, metales, etc., de las moléculas orgánicas que los contienen; 
estos procesos se denominan: Hidrodesulfuración (HDS) cuando se elimina 
azufre, Hidrodenitrogenación (HDN) cuando se elimina nitrógeno, etc. El segundo 
tipo de procesos lo constituyen aquellos en los que se produce un cambio en la 
estructura de las moléculas de hidrocarburo, es el caso de la hidrogenación de 
hidrocarburos olefínicos con su transformación al producto saturado 
correspondiente y algunas reacciones de rompimiento (hidrocracking). 
Estos procesos requieren hidrógeno como insumo y pueden saturar los 
hidrocarburos olefínicos, y aromáticos al mismo tiempo que eliminan al azufre y 
nitrógeno presentes en la alimentación de sus hidrocarburos correspondientes. 
Desde el punto de vista ambiental, el proceso de hidrodesulfuración es de los más 
importantes porque trata de reducir el azufre de las diferentes alimentaciones para 
que se cumpla con las especificaciones normativas de los combustibles. Aunque 
la remoción de azufre, también, es muy importante para otros procesos 
posteriores. Durante este proceso, los compuestos de azufre y nitrógeno que hay 
en la carga se convierten en ácido sulfhídrico (H2S) y amoníaco (NH3). El ácido 
sulfhídrico y el amoníaco residuales se eliminan por separación al vapor, mediante 
un separador combinado de alta y baja presión o por medio de un lavado con 
aminas que recupera el ácido sulfhídrico en una corriente altamente concentrada, 
apta para conversión en azufre elemental (figura 7). 
 
 
 
 
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Figura 7. Esquema del Proceso de Hidrodesulfuración. 
 
2.3.1. Reacciones de Hidrotratamiento. 
En la figura 8 se presenta el esquema de reacción para el tiofeno, reactivo 
presente en la gasolina. La ruta superior muestra una hidrogenación del anillo del 
tiofeno, restándole aromaticidad al compuesto, esto facilita la descomposición de 
la molécula de azufre; entonces ocurre el rompimiento del enlace C-S, esta ruta es 
la de hidrogenación. La presencia de esta reacción muestra que los catalizadores 
sulfurados presentan propiedades hidrogenantes. Como producto de esta ruta se 
obtienen butenos, en primera instancia, y butanos. Un catalizador muy 
hidrogenante utiliza esta ruta para mejorar su actividad y produce una gran 
cantidad de butano 
La ruta inferior corresponde a una reacción donde se elimina el azufre como 
primer paso y la llamaremos desulfuración directa. Los productos obtenidos son 
butenos y H2S. El H2S (producto de la reacción de HDS)pudiera fácilmente 
reaccionar con una olefina para formar compuestos con azufre, como los tioles. 
Los butenos en presencia de hidrógeno y con la función hidrogenante del 
catalizador llevan a la formación de butano. 
Se concluye entonces que un catalizador de hidrodesulfuración tiene siempre dos 
funcionalidades que son la HDS y la hidrogenación. 
 
 
 
 
 
 
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Figura 8. Reacción de hidrodesulfuración del tiofeno7 
 
Es por eso que la actividad de HID debe inhibirse y al mismo tiempo la actividad 
de HDS debe ser lo mejor posible, para que en el caso de la gasolina se conserve 
un número de octano adecuado y se disminuya el contenido de azufre hasta 
cumplir con la legislación. 
 
2.3.2. Catalizadores comúnmente usados en HDT (HDS y HID). 
Los catalizadores para hidrotratamiento contienen sulfuros de molibdeno como 
fase activa, promovidos por Ni y/o Co y casi exclusivamente γ-Al2O3 como soporte. 
En algunas formulaciones, también se emplea sílice y aminosilicatos, pero estos 
soportes presentan, baja actividad comparados con la γ-Al2O3. 
Se sabe que los catalizadores convencionales CoMo son mejores para la 
desulfuración vía hidrogenólisis, ya que su velocidad de hidrogenación es 
relativamente lenta, y como resultado se consume muy poco hidrógeno. En 
contraste, los catalizadores NiMo poseen alta actividad para la hidrogenación, por 
lo tanto, son preferibles para HDS de corrientes que requieren hidrogenación 
extensiva8. Esto hace a los catalizadores CoMo los más útiles para HDS de 
corrientes con hidrocarburos insaturados como la nafta de FCC. Esta es la razón 
por la cual utilizaremos catalizadores CoMo en este trabajo. 
La necesidad de gasolinas con niveles muy bajos de azufre requiere de eliminar a 
la mayoría de los compuestos azufrados de las corrientes que contribuyen a su 
formación. La mayoría del azufre contenido en las gasolinas proviene de las naftas 
FCC, las cuales contienen alto número de olefinas, y que a su vez tienen alto 
número de octano. 
Alcanzar contenidos tan bajos de compuestos azufrados de las naftas es difícil, 
por lo que sería necesario un proceso de HDS que opere con condiciones muy 
severas. Pero bajo estas condiciones se esperaría una saturación significativa de 
las olefinas presentes en el flujo, lo que conlleva a una reducción del octanaje. 
Claramente esto apunta a la necesidad de sintetizar nuevos catalizadores 
selectivos para HDS, los cuales pueden llevar a cabo una hidrodesulfuración 
adecuada, pero evitando tanto como sea posible la saturación de olefinas, para así 
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contribuir al octanaje del producto.9. Las líneas de investigación en este campo se 
centran en: 
 Catalizadores con mayor actividad de hidrodesulfuración; pero, una baja 
actividad en la hidrogenación de olefinas. 
 Modificación de la acidez del soporte para favorecer reacciones de craqueo 
(selectivo), isomerización de parafinas/olefinas. 
 Búsqueda de condiciones de operación óptimas, de preferencia para un 
proceso en una sola etapa. 
 
2.3.3. Catalizadores de HDS y HID. 
La literatura reporta la integración del proceso catalítico de hidrodesulfuración de 
hidrocarburos en los años cuarenta, proceso que consideró durante sus primeros 
cinco años el uso de óxidos de fierro y vanadio entre otros; fue en 1945 cuando se 
integró el óxido de molibdeno como elemento activo soportado en alúminas de alta 
porosidad y cierta área superficial. 
Se han llevado a cabo una gran cantidad de desarrollos a nivel tecnológico en el 
área de catalizadores de hidrodesulfuración, involucrando el estudio de 
promotores de actividad, modificadores de efecto ácido, modificadores 
controladores de propiedades fisicoquímicas en los soportes, relaciones metálicas 
de máxima eficiencia, modificadores secundarios y diversas metodologías de 
preparación de los mismos10. 
En forma general los catalizadores de hidrodesulfuración están constituidos por: 
 Metales activos 
 Promotores Catalíticos 
 Aditivos 
 Soporte 
 
2.3.3.1. Metales activos. 
Es el elemento que imparte la actividad catalítica de mayor efecto en las 
reacciones de hidrogenólisis e hidrogenación (hidrodesulfuración, 
hidrodesnitrogenación e hidrodesoxigenación) encontrándose entre éstos al 
molibdeno como uno de los más activos y de aplicación industrial. 
 
Mo/γ-Al2O3 en fase oxidada. 
Según todos los modelos e interpretaciones sobre la interacción del molibdeno con 
la alúmina se puede decir que los óxidos del molibdeno estarían principalmente 
presentes bajo la forma de especies como molibdatos (MoO42-) o de 
polimolibdatos (Mo7O246-) bidimensionales con solamente dos capas atómicas de 
molibdeno, si el contenido de metal es inferior a un valor crítico de 2.8 átomos por 
nm2. En el momento que la alúmina se encuentra saturada de molibdatos y la 
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carga de molibdeno se incrementa puede existir la formación de partículas 
segregadas de MoO3.11 
 
Cambios de las especies de Mo durante la activación. 
La interacción MoO3-soporte se destruye parcialmente durante el proceso de 
activación por la sulfuración con H2/H2S a temperaturas entre 400 y 500 °C, con la 
formación de MoS2. Estos cristalitos están presentes en geometría hexagonal, con 
un borde trunco. Con la temperatura de sulfuración, la orientación de esto 
cristalitos con relación al soporte varía. La interacción del MoS2 con el soporte ha 
sido, generalmente, considerada en términos de laminillas de MoS2 paralelas a la 
superficie: los planos basales interactúan con los átomos de la superficie de la 
alúmina. Sin embargo, es igualmente posible que los cristalitos de MoS2 se 
enlacen por los bordes al soporte.12 
Una temperatura de sulfuración cada vez más elevada conduce a la ruptura de 
estos enlaces Mo-O-Al, provocando así una orientación de 90° de los planos base 
del MoS2. Por lo tanto, los cristalitos se orientan perpendicularmente al soporte 
generando fases más activas. 
Daage y col.13 Presentaron la teoría rim-edge donde los sitios canto (rim) de los 
cristalitos de MoS2 pueden catalizar las reacciones de HDS e HID y los sitios 
borde (edge) solo pueden catalizar la reacción HDS como lo muestra la figura 9. 
 
Figura 9. Sitios catalíticamente activos de cristalitos de MoS2 de acuerdo a la teoría Rim-
Edge. 
 
Aunque, por otra parte, se propone que los enlaces Mo-O-Al existen en los 
catalizadores Mo/Al2O3 sulfurados y que son responsables de fuertes 
interacciones entre el metal y el soporte. La cantidad de estos enlaces permanece 
todavía en debate. Massoth14 concluye que cada átomo de Mo está ligado a un 
oxígeno de la alúmina. Schrader y Cheng15 obtienen resultados en acuerdo con el 
modelo de Massoth a partir de medidas de espectrofotometría Raman. Arnoldy y 
col.,16 señalan la posibilidad de enlaces Al-O-Mo en la fase sulfuro. 
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Los resultados de la técnica Extended X-Ray Absorption Fine Structure (EXAFS) 
muestran que las interacciones entre la fase MoS2 y la alúmina tienen lugar a 
través de enlaces Mo-S-Al con una pequeña cantidad de enlaces Mo-O-Al.17 
Finalmente, Candia y col.18 sugirieron que los átomos de borde están 
preferentemente ligados a la alúmina por los enlaces oxígeno metal, a causa de la 
naturaleza más reactiva de los planos frontales. La retención del molibdeno sobre 
la alúmina a través del enlace Mo-O-Al podría conducir a la polarización del enlace 
metal-azufre, aumentando su fuerza. 
Algunos estudios sobre el efecto de la temperatura de sulfuración sugieren queuna baja concentración de fuertes enlaces Mo-O-Al fijan los cristalitos MoS2 en la 
superficie del soporte y mejoran de esta forma su estabilidad.19 
Como se puede observar el enlace metal soporte pareciera ser uno de los 
principales obstáculos para tener catalizadores en estado completamente 
sulfurado. Las fuertes interacciones entre el soporte y las láminas de MoS2 inhiben 
en cierta medida la creación de sitios coordinadamente insaturados. Precisamente 
sobre este punto, que los promotores cobalto o níquel juegan un papel muy 
importante que a continuación se explica. 
 
2.3.3.2. Promotores Catalíticos. 
Se ha denominado promotor catalítico a los agentes que actúan en forma 
sinérgica con el metal activo, permitiendo incrementar selectivamente una 
reacción. En especial respecto a los catalizadores de hidrotratamiento se 
identifican como promotores al níquel y cobalto, aunque algunos autores añaden 
al fósforo y sílice. 
Función de un promotor catalítico: Se ha determinado que el promotor influye en 
los siguientes aspectos del catalizado: 
 Incremento en la dispersión del metal activo. 
 Incremento en la facilidad de reducción del MoO3 para su posterior 
sulfhidración. 
 Control de la actividad mediante la interconexión con las estructuras del 
MoS2. 
 Disminución de la velocidad de desactivación del catalizador. 
 
CoMo/γ-Al2O3 
Para el catalizador CoMo/ γ-Al2O3 la fase activa se forma mediante la sulfuración, 
el cual es un tratamiento de reducción a alta temperatura en donde el catalizador 
interactúa en una atmosfera de H2S/H2. Se ha encontrado que el método de 
sulfuración puede afectar fuertemente la distribución del Co entre las formas 
activas e inactivas. 
La teoría CoMoS se basa en el descubrimiento de una señal emitida por 
espectrofotometría de Mösbauer que no se identificó con cualquiera de las fases 
cobalto, conocidas hasta ese momento; por lo que Topsɸe lo atribuyó a una fase 
mixta, en la que el cobalto se encuentra en los bordes de las capas de los 
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cristalitos de MoS2 y presenta una coordinación específica, como se muestra en la 
figura 10. 
Tɸpsoe sugiere que la fase CoMoS presente en los catalizadores de HDS es la 
fase activa real. Al parecer la fase CoMoS se altera durante la reacción. Esto 
puede explicar las dificultades de la caracterización, donde se debería de 
investigar las características fisicoquímicas de los catalizadores después de la 
estabilización de la fase activa en la reacción, donde las condiciones pueden ser 
diversas como una presión alta o una temperatura variable, evitando cualquier 
transformación o una oxidación si este se pone en contacto con el aire. Otra 
consideración es que la señal de la fase CoMoS debe ser interpretada con mucho 
cuidado porque esta misma señal aparece en los catalizadores con solo Co.20 
soportados sobre carbón. 
 
Figura 10. Esquema propuesto por Tɸpsoe que muestra la estructura tipo CoMoS, Co 
sulfurado y sin sulfurar sobre la alúmina.21 
 
El modelo CoMoS ha sido ampliamente estudiado para entender las propiedades 
catalíticas en el HDT. Este depende de la interacción del soporte, las estructuras 
de CoMoS pueden presentar dos tipos: I y II, cada una participa de distinta manera 
en la reacción. 
Candia y col.22 señalan que a medida que se incrementa la temperatura de 
sulfuración, la naturaleza de la estructura de la fase CoMoS cambia. A 
temperaturas menores se tiene la fase “CoMoS I”, mientras que a temperaturas 
altas predomina la fase “CoMoS II”. 
La estructura tipo I se encuentra sulfurada incompletamente, con gran dispersión y 
formando con la alúmina por el anclaje de Mo-O-Al y cada uno de estos vínculos 
inducen a una baja actividad de HDS. Además está formada por cúmulos de 
láminas simples de MoS2 unidas al soporte por su plano basal (figura 11). Esta 
estructura tiene fuerte interacción electrónica con el soporte, por lo que su 
actividad es menor que en la estructura CoMoS II. 
 
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Figura 11. Representación esquemática de la estructura “CoMoS-I”. 
 
En contraste la estructura CoMoS-II, supuestamente se encuentra sulfurada 
completamente, apilada e interactúa débilmente con la Al2O3, por las fuerzas de 
Van der Waals. Está formada por cúmulos de multi-láminas de MoS2 y está unida 
al soporte por su plano basal inferior, lo que permite una menor interacción con el 
soporte, por lo que es más activa que la CoMo-I (figura 12). 
 
Figura 12. Representación esquemática de la estructura “CoMoS-II”. 
 
2.3.3.3. Aditivos. 
Generalmente los aditivos en los catalizadores de HDT buscan aumentar la 
dispersión de la fase activa, disminuir la interacción promotor-soporte, incrementar 
la interacción metal-promotor y finalmente aumentar la fase altamente activa 
CoMoS tipo II. Los aditivos clásicos en los catalizadores de hidrotratamiento son 
de tres tipos: moléculas carbonosas sulfuradas, agentes quelantes y aditivos 
catiónicos o aniónicos. 
Nos enfocaremos en los aditivos catiónicos y aniónicos, ya que los óxidos de 
magnesio se encuentran dentro de esta clasificación. 
 
 
 
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25 
 
 
Aditivos catiónicos y aniónicos. 
La adición de cationes pretende modificar la especiación y la dispersión de los 
metales participantes en la fase activa (Co, Ni, Mo, o W) con el objetivo de 
incrementar la fase activa CoMoS tipo II. Una gran cantidad de trabajos han 
presentado estudios sobre aditivos pertenecientes a la familia de los alcalinos, 
alcalinotérreos, metales de transición, metales trivalentes y tetravalentes (Familia 
III y IV), fósforo y halógenos. 
 
Aditivos alcalinotérreos 
Los metales alcalinotérreos como el magnesio (Mg) han sido probados como 
aditivos o modificadores del soporte en catalizadores CoMo. Se ha reportado que 
el Mg forma espinelas (MgAl2Ox) u óxidos libres en la superficie de la alúmina que 
promuevan la dispersión del Mo23. 
Debido a formación de espinelas de metal, generalmente, se observa que los 
metales Co, Mo, Ni, y W tienen una coordinación tetraédrica con el soporte. La 
presencia de espinelas indica una alta interacción entre el MoS2 y el soporte. Sin 
embargo, este efecto dependerá mucho del método de preparación y de la 
temperatura. Los resultados de estos metales son conflictivos. Martínez y 
Mitchell24 muestran que la adición de pequeñas cantidades de Mg al catalizador 
CoMo promueve un incremento en la actividad en la HDS, mientras que a altas 
cantidades el efecto es negativo. Muralidhar y col.25 reportan que la adición de 5% 
en peso de Mg disminuye la actividad del catalizador. Jirátová y Krauss26 no 
encontraron ningún efecto del Mg en la HDS de tiofeno ni en la hidrogenación del 
ciclohexeno sobre un catalizador NiMo. 
 
Óxidos de magnesio como aditivo. 
El MgO es fácil de adquirir y de bajo costo económico, ha sido estudiado para 
aplicaciones como adsorbente, retardador de flama o como precursor de material 
cerámico27. Tiene carácter básico y un punto isoeléctrico de alrededor de 12. 
La basicidad del MgO es una ventaja comparada con los soportes ácidos y 
neutros. Los óxidos y sulfuros de molibdeno son ácidos y un soporte básico como 
el MgO, favorecería la dispersión de las especies, además mantiene bajo el nivel 
de coque en la superficie y promueve la formación de cúmulos MoS2 enlazados 
por las orillas ya que cada plano posee acidez de Lewis y puede que esto 
aumente la promoción del Ni o Mo. 
Por otro lado, su presencia aumenta la interacción entre las especies oxidadas de 
molibdeno MoO3 en el precursor y las especies sulfuradas MoS2, que poseen 
acidez de Lewis. Esto estabiliza la alta dispersión de la fase activa; peroen exceso 
dificultaría la sulfuración. Además mejora la selectividad y estabiliza metales en 
estados de oxidación inusuales como Pt/MgO, Ru-Cu/MgO y Pt/MgO.28 
Los métodos de preparación de catalizadores empleados con los soportes de 
Al2O3; por lo general, consisten en una impregnación acuosa, seguida de una 
calcinación a una temperatura de 450°C a 500°C, aunque este procedimiento 
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26 
 
presenta varios problemas como la facilidad con la que reacciona el MgO con el 
agua para formar Mg(OH)2, ya que el MgO es parcialmente soluble a pH= 5.6. 
Por otra parte, las propiedades catalíticas del MgO en catalizadores MoS2/MgO 
promovidos por cobalto o níquel también han sido estudiadas. Kurokawa y 
colaboradores29 reportaron la preparación de un catalizador CoMo/MgO por 
secado y calcinación de una mezcla acuosa de Mg(OH)2, Co(NO3)2 y 
(NH4)6Mo7O24. La actividad de este catalizador fue estudiada y comparada con la 
de un catalizador CoMo/γ-Al2O3 en la HDS de un aceite crudo y de un aceite 
lubricante a 10 MPa y 450°C. Al inicio de la reacción los dos catalizadores 
presentaron actividades similares. Después de 300 h de reacción, el catalizador 
soportado sobre Al2O3 sufrió una desactivación mayor que el soportado sobre 
MgO, por lo que este último resultó más resistente a la desactivación y por lo tanto 
de mejores propiedades catalíticas. 
 
Fósforo como aditivo. 
El fósforo (P) es el único aditivo catiónico que se ha utilizado industrialmente. 
Generalmente, el P se agrega a la alúmina como ácido fosfórico, el cual solubiliza 
parte de la alúmina, provocando pérdida de la microporosidad, generando, 
después del secado, AlPO4.30 Cuando se impregna heptamolibdato a los soportes 
fosfatados y calcinados, se observa que los Al-OH básicos y los P-OH 
desaparecen. Los resultados de la espectrofotometría de reflectancia difusa UV 
demostraron que la modificación de los grupos OH provocada por el fósforo 
genera una mayor relación de especies en coordinación tetraédrica/octaédrica del 
molibdeno. Pruebas de sulfuración a temperatura programada (TPS) han 
demostrado que los polimolibdatos son más sencillos de sulfurar31, y diversos 
análisis de TEM32 indican que existe un mayor apilamiento de los cristalitos MoS2 
cuando hay fósforo presente. El fósforo no solo cambia la estructura de los 
aniones molibdatos, sino también la naturaleza de los cationes Co2+ o Ni2+ 
induciéndolos a una coordinación octaédrica. 
Los resultados reportados sobre la actividad son divergentes. Las investigaciones 
realizadas en la HDS de dibenzotiofeno sobre catalizadores NiMo o CoMo indican 
que existe un incremento en la actividad. Sin embargo, este efecto positivo varía 
ampliamente en la literatura según la carga de fósforo y las condiciones en las 
cuales fueron preparados los catalizadores33, 34. 
 
2.3.3.4. Soporte. 
El soporte tiene como función principal mantener dispersas las especies activas y 
aditivos que forman el catalizador, encontrándose entre los de uso más común las 
alúminas de transición y en especial la γ-Al2O3. 
Para la elección del soporte y el tamaño del pellet deben estudiarse una gran 
cantidad de variables para lograr un mayor aprovechamiento de los metales 
activos: entre ellas, variedad de formas, tamaño de partículas del soporte, así 
como propiedades texturales diversas se combinan. También se deben, cuidar los 
requerimientos del proceso, como son tamaño del reactor, máximas caídas de 
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27 
 
presión permisibles en el proceso, metodologías en el manejo de catalizadores, 
calidad del producto deseado, programa de producción. 
Estudios profundos sobre la interacción del soporte en la actividad del catalizador, 
han concluido que la generación de espinelas con los metales activos y/o aditivos, 
pueden disminuir la actividad del catalizador, ya que dicha actividad es generada 
durante la etapa de sulfhidración donde los metales son convertidos a sus sulfuros 
correspondientes. 
A continuación se mencionan algunas características que posee la alúmina como 
soporte catalítico y que lo convierten en el soporte más utilizado a nivel 
industrial35, para la preparación de catalizadores de hidrotratamiento. 
 Estabilización de los óxidos de los grupos VIB (metales base) y VIII 
(promotores) en fases altamente dispersas o microcristalinas, sin 
interacciones que nos lleven a la formación de fases inactivas. 
 Estabilización de los sulfuros correspondientes en fases altamente 
dispersas. 
 Alta pureza, o al menos la ausencia de cualquier impureza que tenga una 
influencia negativa en la fase activa. 
 Que no se presenten reacciones indeseables en base al soporte. 
 Estabilidad térmica bajo las condiciones de reacción. 
 Resistencia mecánica y facilidad de moldeo para darle forma de extruidos 
adecuada. 
 Sin efectos adversos en la recuperación de los metales de los catalizadores 
usados. 
 Adecuada estructura de poros y área superficial. 
 
γ-Alúmina 
La alúmina es un material cerámico y está formada por cristales de óxido de 
aluminio normalmente de forma hexagonal y de tamaño diminuto. Los granos más 
grandes se forman de numerosos cristales. 
La estructura forma un octaedro, en el cual seis grupos hidroxilos (OH−) o átomos 
de oxigeno están dispuestos de tal manera que cada uno forma un vértice de un 
octaedro que se mantiene unido por un átomo de aluminio en el centro. El arreglo 
molecular en forma de octaedro se encuentra unido entre sí en una hoja o lámina 
conocida como hoja de alúmina u octaédrica. 
Las alúminas son generalmente preparadas por deshidratación de varios 
compuestos de hidróxido de aluminio. Incluso si este es un gel, puede 
transformarse a una fase cristalina a partir de un calentamiento.36 
Entre los tipos más importantes de alúmina a nivel químico industrial, se 
encuentran la γ-Al2O3 y la η-Al2O3, las cuales presentan un área superficial alta y 
una relativa estabilidad en un intervalo de temperaturas que son de interés para 
muchas reacciones catalíticas. Las diferencias entre estos materiales es mínima; 
pero el tipo η presenta una forma más distorsionada que la γ además que la η 
presenta una acidez más elevada que la γ- Al2O3, además de ser muy inestable 
químicamente. 
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28 
 
Es importante mencionar que la alúmina contiene fases cristalinas y cada una de 
ellas posee características y arreglos moleculares únicos que los hacen 
adecuados para algunos procesos de refinación, todo depende de la estructura y 
tamaño de poro de la alúmina que facilita el acceso a las distintas moléculas de 
hidrocarburos. 
 
2.4. HDS de gasolina real de FCC y mezclas modelo. 
Ya se ha establecido, en el presente trabajo se requiere observar el desempeño 
de la actividad de HDS; pero, también la selectividad HDS/HID. En principio, se 
puede usar la nafta proveniente de FCC o mezclas modelo de gasolina que la 
simulan. Las mezclas modelo se desarrollan de acuerdo al criterio del investigador 
teniendo como guía que el comportamiento observado represente a la gasolina 
real. 
En un trabajo anterior37 se desarrolló una mezcla que simula el comportamiento de 
la nafta de FCC, donde se eligieron algunos de los compuestos más 
representativos presentes en la nafta de FCC, esta mezcla modelo está 
compuesta por: 
1. n-heptano 
2. ciclohexeno 
3. 1-octeno 
4. tiofeno 
5. benzotiofeno 
Estos compuestos son representativos de las familias de hidrocarburos que se 
encuentran en la gasolina de FCC como los alcanos o parafinas lineales, los 
alquenos cíclicos, los alquenos u olefinas lineales, y los compuestos con azufre. 
En el trabajo mencionado se propuso el esquema de la reacción para cadauno de 
los reactivos, que sufren diversas reacciones, entre las que destacan las de 
desulfuración, hidrogenación e isomerización. Los productos también sufren estas 
reacciones, por lo que a partir de 5 compuestos se generan una gran cantidad de 
compuestos (figura 13). Además en ese trabajo previo se realizó el análisis de la 
mezcla modelo por medio de cromatografía de gases acoplado a un 
espectrómetro de masas para identificar los compuestos y obtener los tiempos de 
retención característicos. También se ajustaron las condiciones de operación del 
cromatógrafo para tener una separación e identificación adecuadas. Los 
cromatogramas obtenidos para nuestros catalizadores con las condiciones 
establecidas por ese método se muestran en el apéndice C: Cromatogramas. 
 
 
 
 
 
 
 
 
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Figura 13. Esquema general de reacción para mezcla modelo para la nafta de FCC en un 
reactor intermitente, catalizador CoMo/Al2O3. 
 
 
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~C~OH, + H2S S --o • o --- H~C"""""""'CH3 H2S + 
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30 
 
 
3. OBJETIVOS 
 
De acuerdo a lo descrito en el capítulo anterior los objetivos del presente trabajo 
se pueden precisar como: 
 Preparar catalizadores Co-Mo/γ-Al2O3, donde el soporte se modifica 
variando el contenido de magnesio con pequeñas cantidades (representado 
como Mg), fósforo (representado como P), con magnesio y fósforo en 
diferentes porcentajes de concentración. 
 
 Utilizar una mezcla modelo con moléculas representativas que contengan 
azufre y olefinas, las cuales son encontradas en la nafta de FCC con la 
finalidad de encontrar la cantidad de magnesio y fósforo en los 
catalizadores, capaz de proporcionar la mejor selectividad HDS/HID. 
 
 Realizar la evaluación catalítica de cada catalizador a 260°C y seleccionar 
los catalizadores que tengan una mayor selectividad HDS/HID, los 
catalizadores seleccionados se volverán a evaluar catalíticamente a una 
temperatura de 280°C para analizar su desempeño y observar cómo se ve 
afectada la selectividad HDS/HID con un aumento en la temperatura de 
reacción. Por último realizar la evaluación catalítica del mejor catalizador a 
una temperatura de 240°C para ver cómo afecta la temperatura la 
isomerización del 1-octeno. 
 
 Caracterizar los prototipos de catalizadores preparados, con la finalidad de 
encontrar una relación entre las características y la selectividad de 
HDS/HID. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
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31 
 
 
4. DESARROLLO EXPERIMENTAL 
 
4.1. Preparación de catalizadores 
Se prepararon catalizadores Co-Mo soportados en alúmina Versal 200 modificada 
con magnesio (Mg) y fósforo (P) en varias concentraciones y mediante dos 
métodos de preparación. 
La intención de preparar los catalizadores con estos dos métodos se debe a que 
en estudios anteriores se ha demostrado que el método de preparación y 
concentración de fósforo y magnesio es de gran importancia para la estructura y la 
actividad catalítica de los mismos. 
El catalizador soportado sobre alúmina se representa así: CoMo/γ-Al2O3, este 
catalizador se utiliza como referencia y para compararlo con aquellos que tienen 
magnesio y/o fósforo como aditivos al soporte. 
En cuanto al fósforo, se añade en una impregnación simultánea con las fases 
activas. Estos catalizadores son denominados CoMo P(x%)/γ-Al2O3. 
Respecto al Magnesio se tiene dos opciones: 
 
1) Se modifica primero el soporte con magnesio y sobre dicho soporte se prepara 
el catalizador esto es: CoMo P(x%)/γ-Al2O3+MgO(x%). Donde (x%) representa el 
contenido del modificador, magnesio o fósforo, en % en peso. 
 
2) Se realiza una impregnación del soporte con el fósforo, el magnesio y las fases 
activas en la misma solución, este tipo de catalizadores seria CoMo P(x%) 
Mg(x%)/γ-Al2O3 También se prepararon catalizadores CoMo/γ-Al2O3+MgO(x%) 
para analizar los efectos de cada modificador por separado. La serie de 
catalizadores preparados se muestran en la tabla 3. 
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32 
 
Tabla 3. Composición y porcentaje en peso sustituido en cada uno de los catalizadores preparados. Ver Apéndice A. 
Catalizador Nomenclatura CoO (wt%) 
MoO3 
(wt%) 
MgO 
(wt%) 
P2O5 
(wt%) 
% OH 
sustituidos 
CoMo/γ-Al2O3 CoMo 5.15 17.46 - - - 
CoMo/γ-Al2O3+MgO(0.05%) CoMo+MgO(0.05%) 5.15 17.46 0.05 - 3.5 
CoMo/γ-Al2O3+MgO(0.07%) CoMo+MgO(0.07%) 5.15 17.46 0.07 - 5 
CoMo/γ-Al2O3+MgO(0.14%) CoMo+MgO(0.14%) 5.15 17.46 0.14 - 10 
CoMo P(0.12%)/γ-Al2O3 CoMo P(0.12%) 5.15 17.46 - 0.12 3.5 
CoMo P(0.17%)/γ-Al2O3 CoMo P(0.17%) 5.15 17.46 - 0.17 5 
CoMo P(0.34%)/γ-Al2O3 CoMo P(0.34%) 5.15 17.46 - 0.34 10 
CoMo P(0.12%) Mg(0.05%)/γ-Al2O3 CoMo P(0.12%) Mg(0.05%) 5.15 17.46 0.05 0.12 3.5 
CoMo P(0.17%) Mg(0.07%)/γ-Al2O3 CoMo P(0.17%) Mg(0.07%) 5.15 17.46 0.07 0.17 5 
CoMo P(0.34%) Mg(0.14%)/γ-Al2O3 CoMo P(0.34%) Mg(0.14%) 5.15 17.46 0.14 0.34 10 
CoMo P(0.12%)/γ-Al2O3+MgO(0.05%) CoMo P(0.12%)+MgO(0.05%) 5.15 17.46 0.05 0.12 3.5 
CoMo P(0.17%)/γ-Al2O3+MgO(0.07%) CoMo P(0.17%)+MgO(0.07%) 5.15 17.46 0.07 0.17 5 
CoMo P(0.34%)/γ-Al2O3+MgO(0.14%) CoMo P(0.34%)+MgO(0.14%) 5.15 17.46 0.14 0.34 10 
+ impregnaciones sucesivas. 
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Para la preparación de los catalizadores se utilizó la impregnación húmeda 
incipiente en γ-Al2O3 (área de superficie 316 m2/g, volumen de poro 1.09 mL/0.5 g 
soporte) se utilizaron soluciones acuosas de los siguientes compuestos: 
Metal base Heptamolibdato de amonio tetrahidratado 98% (Sigma-Aldrich) (NH4)6Mo7O24 •4H2O 
Metal promotor Cristales de Nitrato de cobalto hexahidratado 98% (J. T. Baker) 
Co(NO3)2 •6H2O 
 
Aditivo Cristales de Nitrato de magnesio hexahidratado 98% (J.T. Baker) 
Mg(NO3)2•6H2O 
 
Aditivo Ácido fosfórico 85% (J.T. Baker) H3PO4 
 
Fueron calcinados 6 g de γ-Al2O3 en aire a condiciones estáticas para realizar una 
limpieza del soporte. 
Para los catalizadores CoMo/γ-Al2O3, el soporte γ-Al2O3 se impregna con 
(NH4)6Mo7O24•4H2O y Co(NO3)2•6H2O, se calcina y se almacena hasta su uso. 
Para los catalizadores CoMo/γ-Al2O3+MgO(x%), el soporte γ-Al2O3 se impregna 
con una solución acuosa de Mg(NO3)2•6H2O, se calcina: La siguiente 
impregnación se hace con (NH4)6Mo7O24•4H2O y Co(NO3)2•6H2O. 
Para los catalizadores CoMo P(x%)/γ-Al2O3, el soporte γ-Al2O3 se impregna en 
una solución simultánea de H3PO4, (NH4)6Mo7O24 •4H2O y Co(NO3)2 •6H2O. 
Para los catalizadores CoMo P(x%)/γ-Al2O3+MgO(x%), el soporte γ-Al2O3 se 
impregna con una solución de Mg(NO3)2•6H2O y se calcina, seguida de una 
segunda impregnación con una solución de H3PO4, (NH4)6Mo7O24•4H2O y 
Co(NO3)2•6H2O. 
Para los catalizadores CoMo P(x%) Mg(x%)/γ-Al2O3, el soporte γ-Al2O3 se 
impregna de manera simultánea con una solución acuosa de H3PO4, 
Mg(NO3)2•6H2O, (NH4)6Mo7O24 •4H2O y Co(NO3)2 •6H2O. y se calcina 
Después de cada impregnación, el catalizador pasa por un proceso de: 
1. Maduración durante 2 horas a temperatura ambiente para tener una 
uniformidad de la concentración de las especies impregnadas en el soporte. 
2. Secado a 100°C en una estufa Binder modelo IP por 2 horas para eliminar 
el agua utilizada para la soluciones con las que fue impregnado el 
catalizador además de fijar las especies metálicas. 
3. Y por último el catalizador es calcinado en una mufla (VULCAN 3-550) 
durante 4 horas a 550 °C donde los metales se convierten en óxidos. 
Los cálculos se muestran en el apéndice A: Preparación de catalizadores CoMo/γ-
Al2O3 modificada con magnesio y promovidos con fósforo.A continuación se muestra la serie de pasos para la impregnación de cada 
catalizador. La preparación del catalizador CoMo/γ-Al2O3+MgO(x%) es el 
siguiente: 
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Para la preparación de los catalizadores de CoMo P(x%)/γ-Al2O3+MgO(x%) 
(impregnación sucesiva) se seguirá el mismo procedimiento hasta el punto 3 y se 
continúa con el siguiente procedimiento: 
 
Para la preparación de los catalizadores de CoMo P(x%) Mg(x%)/γ-Al2O3 
(impregnación simultánea) se sigue el siguiente procedimiento. Y en los 
catalizadores de CoMo P(x%)/γ-Al2O3 serán los mismos pasos, a diferencia de 
que no hubo el magnesio en la solución de fósforo: 
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4.2. Activación del catalizador 
Antes de su evaluación catalítica se debe activar o sulfurar al catalizador, la 
sulfuración consiste en pasar los óxidos precursores a sus correspondientes 
sulfuros; para ello el catalizador es expuesto a un flujo de H2S/H2. En nuestro 
caso, la fase activa que se desea es la fase CoMoS Tipo II. 
Procedimiento de activación de los catalizadores 
1) Se pesaron 0.08g de cada catalizador y fue colocado sobre un reactor de “U” de 
vidrio. 
2) La muestra de catalizador se sulfuró “ex situ” a 400°C a una rapidez de 
calentamiento de 10°C/min con un flujo de 20 mL/min de H2S/H2 a presión 
atmosférica durante 4 horas y luego se enfrió a temperatura ambiente. 
3) El tamaño de partícula del catalizador se encuentra retenido en malla 100-150 
m. 
 
 4.3. Evaluación catalítica en un reactor por lotes 
La evaluación del comportamiento catalítico se realiza en un reactor intermitente 
de 300 mL (PARR modelo 4843) en condiciones isotérmicas e isobáricas, ver 
figura 14, siguiendo este procedimiento: 
 Una vez que el catalizador fue activado, se colocaron en el reactor 55 mL 
de mezcla de gasolina sintética, la cual tenía la siguiente composición: el 
disolvente es n-heptano, más 0.25% en peso de tiofeno y 0.25% de 
benzotiofeno, además de 0.25% 1-octeno y 0.25% ciclohexeno. Ver 
apéndice B: Preparación de la mezcla de reacción: gasolina sintética de 
FCC). 
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 Se agregó el catalizador a la mezcla y se cerró el reactor, se purgó con H2 
para eliminar el aire restante en él. 
 Enseguida se introdujo de nuevo H2 para tener una presión dentro del 
reactor de entre 250 y 260 psi. 
 Se continuó con un calentamiento hasta los 260 °C y una presión de 600 
psi. 
 Cada hora se tomó una muestra de aproximadamente 1 L, la reacción se 
llevó a cabo durante 7 horas. 
 Cada muestra fue analizada con un cromatógrafo de gases Agilent 7890 A, 
el cual tiene las siguientes características: inyector de muestreo automático 
y una columna capilar de 105 m (con diámetro interior de 0.530 mm). A 
partir del método cromatográfico de la mezcla modelo de gasolina 
desarrollado por Pantoja37 se obtuvo el área de cada reactivo y se 
calcularon las conversiones de éstos. 
 
Figura 14. Reactor por lotes utilizado. 
 
En el apéndice C se muestra un cromatograma de los compuestos identificados 
para una de las corridas típicas. 
 
4.4. Caracterización fisicoquímica de los catalizadores sintetizados. 
Las técnicas de caracterización son una herramienta útil para estudiar la 
estructura, morfología, textura y química superficial de distintos materiales. Por lo 
tanto, en este apartado se mencionan las técnicas de caracterización y su utilidad 
para el presente trabajo. 
 
4.4.1. Isotermas de adsorción y desorción de nitrógeno (Isoterma de 
BET). 
La adsorción-desorción de N2 a 77 K es la técnica más utilizada para determinar la 
superficie del catalizador y para caracterizar su textura porosa. Se basa en la 
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determinación de la isoterma de adsorción, que es el volumen de N2 adsorbido 
contra la presión relativa. La forma de la isoterma depende de la textura porosa. 
Véase apéndice D1: Técnicas de caracterización. 
Procedimiento experimental 
1. Se pesaron 0.12 g de muestra de cada catalizador o de soporte, de γ-Al2O3 
Versal-200 para tenerla como referencia. 
2. Se pesó un porta muestra con tapa y se agregó el catalizador. 
3. Se conectó al dispositivo y se hizo vacío medio (<1 mm de Hg). Después se 
aumentó la temperatura poco a poco hasta 270 °C y durante 3 horas 
aproximadamente se mantuvo esta temperatura. 
4. Después de este tiempo, se hizo una degasificación con N2 para que las 
moléculas de este compuesto se desorban en la superficie sólida. Se 
vuelve a pesar el matraz para obtener el peso real de la muestra. 
5. Se colocó en el Sistema Micromeritics TriStar SAPA (Superficial and 
Porosimetry Analyser) donde hay N2 durante un tiempo aproximado de 12 
horas para observar los resultados del BET. 
 
4.4.2. Espectrofotometría UV-VIS de Reflectancia Difusa (DRS UV-Vis). 
La espectrofotometría UV-Vis de reflectancia difusa permite obtener información 
sobre la cantidad de radiación electromagnética (en el rango de onda ultravioleta y 
visible) que puede absorber o transmitir una muestra en función de la cantidad de 
sustancia. Los espectros proporcionan información sobre el tipo de coordinación 
(tetra (IV) y octaédrica (VIII)) y naturaleza de las especies oxidadas de Co y Mo 
presentes en los catalizadores. 
Véase apéndice D2.Técnicas de caracterización. 
 
Procedimiento Experimental 
1. Se preparó una línea base con teflón PTFE (politetrafluoroetileno) para 
tenerla como referencia en la medición de la longitud de onda. 
2. Se colocó el catalizador correspondiente en forma de pastilla en una celda 
de teflón PTFE (politetrafluoroetileno) y se cubrió con una ventana de 
cuarzo. 
3. Se colocó en el espectrofotómetro CARY 500 con el programa SCAN UV-
Vis NIR. 
4. Se evalúa cada catalizador con este equipo utilizando el software del 
equipo, el programa SCANTM. 
 
4.4.3. Microscopía Electrónica de Transmisión de Alta Resolución 
(HRTEM). 
La HRTEM en una técnica utilizada para el análisis de estructuras cristalinas para 
medir la distribución de los cristalitos, conocer su tamaño y morfología de 
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materiales soportados y no soportados en una escala atómica en la que dos o más 
haces de electrones pueden interferir en una muestra para formar una imagen 
bidimensional. 
Véase apéndice D3: Técnicas de caracterización. 
Procedimiento Experimental 
1. El catalizador (0.1 g) fue molido en un mortero de ágata. 
2. Enseguida se colocó el catalizador molido en un reactor de “U” de vidrio y 
fue sulfurado a 400°C a una rapidez de calentamiento de 10°C/min con un 
flujo de 20 mL/min de H2S/H2 a presión atmosférica durante 4 horas y luego 
se enfrío a temperatura ambiente. 
3. Se colocó el catalizador sulfurado en heptano y N2 en un vial para evitar 
que el aire oxidara al catalizador. 
4. La muestra sulfurada y pulverizada fue esparcida sobre un portaobjetos que 
está conformado por una rejilla de Cu, y fue colocada en el microscopio 
para obtener las imágenes. 
5. Los catalizadores fueron observados en un microscopio electrónico de 
transmisión marca JEOL modelo JEM-2010, el cual puede trabajar en los 
modos de tensión de aceleración 100, 120, 160, 200 kV. Se utilizó un 
filamento de tungsteno para producir el haz de electrones. 
 
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39 
 
 
5. RESULTADOS Y ANÁLISIS DE RESULTADOS. 
 
5.1. Evaluación catalítica. 
 
5.1.1.Evaluación catalítica a temperatura de 260°C. 
En este capítulo se presentan los datos de actividad de la hidrodesulfuración 
(HDS), representados por el tiofeno y benzotiofeno, en la gasolina modelo. Se 
obtuvieron los coeficientes cinéticos para los compuestos mencionados. 
Después se presenta la conversión para la hidrogenación (HID) en función del 
tiempo, evaluada en el mismo modelo de gasolina y representada por los 
componentes de ciclohexeno y 1-octeno. El 1-octeno presenta un comportamiento 
que muestra la presencia de isomerizaciones38 por lo cual su ajuste es más 
complejo que el de los otros compuestos. 
Para el presente trabajo es importante la relación que se tiene entre las 
actividades de la HDS y la HID; es decir la selectividad, además del efecto de los 
aditivos magnesio y fósforo en el número de octano. Como se mencionó 
anteriormente ambas actividades deben ser evaluadas en conjunto. Las 
condiciones de reacción para todos los catalizadores son las siguientes: 
 
Tabla 4. Condiciones de reacción. 
Reactor Intermitente 
Temperatura 260°C 
Grado de agitación 1200 rpm 
Tiempo total de reacción 7 horas 
Toma de muestra 1 /hora 
Cantidad de muestra/vial Aprox. 1.5 mL 
 
Efecto del magnesio y fósforo en la HDS: conversión del tiofeno y 
benzotiofeno 
 
Catalizadores con porcentaje en peso de 0.12 wt. de fósforo y 0.05% wt. de 
magnesio (sustitución de grupos OH al 3.5%) 
Para la cantidad de magnesio y/o fósforo que se adicionó a los catalizadores 
CoMo/Al2O3 se puede observar que existe una menor conversión de tiofeno y 
benzotiofeno que para el catalizador no modificado. 
Al realizar el análisis de las siguientes figuras podemos observar que cuando se 
realiza la sustitución de grupos OH al 3.5% al catalizador CoMo (catalizador de 
referencia) no se llega a una conversión completa del tiofeno (figura 15a), 
Basándonos en la conversión se tendría el siguiente orden de actividad: CoMo> 
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CoMo+MgO(0.05%)> CoMo P(0.12%) Mg(0.05%)>CoMo P(0.12%)> CoMo 
P(0.12%)+MgO(0.05%). 
 
 
Figura 15a. Conversión de tiofeno vs tiempo de reacción (h) para catalizadores 
modificados al 0.12% wt. P y 0.05% wt. Mg. 
 
En la figura 15b podemos analizar la conversión del benzotiofeno, los 
catalizadores presentan la misma secuencia, en cuanto a conversiones, que con el 
tiofeno, esto es: CoMo> CoMo+MgO(0.05%)> CoMo P(0.12%)> CoMo P(0.12%) 
Mg(0.05%) > CoMo P(0.12%)+MgO(0.05%); sin embargo, con todos los 
catalizadores se obtiene una conversión mayor al 80% de este compuesto, el 
catalizador CoMo no modificado presenta la mayor actividad para la 
hidrodresulfuración del benzotiofeno, por ejemplo, a la hora 3 el benzotiofeno 
había alcanzado ya una conversión casi del 100%. Una vez más el catalizador 
CoMo P(0.12)+MgO(0.05%) es el que tiene un desempeño menor, con él se 
obtiene una conversión del 85% aproximadamente después de las 7 horas de 
reacción. 
 
 
Figura 15b. Conversión benzotiofeno vs tiempo de reacción (h) para catalizadores 
modificados al 0.12% wt. P y 0.05% wt. Mg. 
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Catalizadores con porcentaje en peso de 0.17% wt. de fósforo y 0.07% wt. de 
magnesio (sustitución de grupos OH al 5%) 
En el caso del porcentaje de magnesio y/o fósforo sustituido con un 0.17% wt. y 
0.07% wt respectivamente; correspondiente a 5% de grupos OH sustituidos, se 
presenta la figura 16. Con los catalizadores modificados, para el tiofeno (figura 
16a) se alcanzó una conversión de entre el 50-100%; que es menor a la del 
catalizador CoMo no modificado. De acuerdo a su desempeño podemos 
clasificarlos de la siguiente forma: CoMo > CoMo+MgO(0.07%) > 
CoMoP(0.17%)+MgO(0.07%) > CoMoP(0.17%)Mg(0.07% ) > CoMoP(0.17%). 
 
 
Figura 16a. Conversión de tiofeno vs tiempo de reacción (h) para catalizadores 
modificados al 0.17% wt. P y 0.07% wt. Mg. 
 
En el caso del benzotiofeno figura 16b, con todos los catalizadores se logra una 
conversión casi completa. El catalizador CoMo P(0.17%) es el que presenta una 
conversión menor; de cualquier forma a las siete horas la conversión del 
benzotiofeno fue casi completa. De acuerdo a su desempeño catalítico tenemos: 
CoMo > CoMo+MgO(0.07%) > CoMoP(0.17%)Mg(0.07%) > 
CoMoP(0.17%)+MgO(0.07%) > CoMo P(0.17%). 
 
 
 
 
 
 
 
 
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Figura 16b. Conversión de benzotiofeno vs tiempo de reacción (h) para catalizadores 
modificados al 0.17% wt. P y 0.07% wt. Mg. 
 
Catalizadores con porcentaje en peso de 0.34% wt. de fósforo y 0.14% wt. de 
magnesio (sustitución de grupos OH 10%) 
Como se puede observar para estas gráficas, nuevamente que el catalizador de 
referencia, CoMo, es el que alcanza la mayor conversión del tiofeno (figura 17a). 
Los catalizadores modificados presentan un comportamiento, en cuanto a la 
conversión muy similar, alcanzando una conversión de entre el 50-60% del tiofeno. 
La disminución de la actividad con la adición de Mg y P, está ampliamente 
reportada en la literatura (ver capítulo de antecedentes). Podemos ver que la 
sustitución en 10% de los grupos OH afecta el porcentaje de conversión del 
tiofeno, casi a la mitad del catalizador no modificado. 
 
 
Figura 17a. Conversión de tiofeno vs tiempo de reacción (h) para catalizadores 
modificados al 0.34% wt. P y 0.14% wt. Mg. 
 
 
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43 
 
Para el benzotiofeno (figura 17b), el catalizador CoMo no modificado fue el más 
activo; para los catalizadores modificados el orden de actividad obtenido fue: 
CoMo > CoMo+MgO(0.07%) > CoMoP(0.17%)+MgO(0.07% )> CoMoP(0.17) > 
CoMo P(0.17%) Mg(0.07%). 
 
 
Figura 17b. Conversión de benzotiofeno vs tiempo de reacción (h) para catalizadores 
modificados al 0.34% wt. P y 0.14% wt. de Mg. 
 
 
Ajuste de datos cinéticos 
Para realizar una medición más precisa del desempeño de los catalizadores es 
necesario utilizar el coeficiente cinético. Este se puede obtener de los datos de 
conversión. Se ha identificado en artículos científicos que el tiofeno, ciclohexeno y 
benzotiofeno presentan un orden de reacción de uno, los resultados confirmaron 
esto. Entonces se grafican Ln (Ca/Cao) vs t (h) donde la pendiente k será el valor 
del coeficiente cinético. En el apéndice E se muestran las reacciones llevadas a 
cabo para los compuestos propuestos y el procedimiento para la obtención de sus 
coeficientes cinéticos. 
Para todas las reacciones se obtuvo que el benzotiofeno tiene una mayor 
conversión que el tiofeno. Esto implica que los coeficientes cinéticos son mayores, 
esto se explica considerando que el anillo de benzotiofeno contiene el 
heteroátomo de azufre que reacciona más rápido que el anillo aromático del 
tiofeno38. 
En la tabla 5 y 6 se muestran los coeficientes cinéticos del tiofeno y benzotiofeno 
respectivamente (ver apéndice E). Para la reacción de HDS se observa un 
descenso en el coeficiente cinético de la reacción. En los peores casos se alcanza 
aproximadamente la mitad de la conversión de los compuestos azufrados, lo que 
muestra que estos dos aditivos no favorecen la hidrodesulfuración. 
 
 
 
 
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44 
 
 
Tabla 5 Coeficientes cinéticos y conversión final de los catalizadores 
@260°C del tiofeno. 
Catalizador k tiofeno (L/h*g cat) 
% 
Conversión 
t= 7 h 
CoMo 0.35 97 
CoMo+MgO(0.05%) 0.16 82 
CoMo+MgO(0.07%) 0.30 96 
CoMo+MgO(0.14%) 0.09 57 
CoMo P(0.12%) 0.07 56 
CoMo P(0.17%) 0.08 55 
CoMo P(0.34%) 0.08 55 
CoMo P(0.12%) Mg(0.05%) 0.09 60 
CoMo P(0.17%) Mg(0.07%)