ESTUDIO CATALÍTICO DE CARBUROS, NITRUROS Y SULFUROS DE NIOBIO EN LA HIDRODESULFURACIÓN DE TIOFENO A PRESIÓN ATMOSFÉRICA

Abstract

En el presente trabajo se sintetizó un carburo de niobio (C-000) por el método de Reacción a Temperatura Programada (RTP) con rampa de 10°C/min hasta 950°C por 2h empleando 100mL/min de una mezcla de CH4/H2 (20%vol); y un nitruro de niobio (N-000) con 100mL/min de NH3 a 10°C/min hasta 800°C por 1h. Ambos sólidos se obtuvieron a partir de un complejo Oxalato de Niobio Amoniacal (ONA) de fórmula (NH4)[NbO(C2O4)2H2O].3H2O y fueron tratados con 50mL/min de O2/Ar al 1% a temperatura ambiente para la pasivación superficial. El esquema del sistema de síntesis se muestra en la Figura 1. Se caracterizaron dichos sólidos por técnicas de DRX, BET y Análisis Elemental y se evaluaron en la HDS de tiofeno a presión atmosférica por 2 h, empleando como alimentación 100mL/min de H2 saturado con tiofeno a 0 ºC y evaluando dos parámetros: en primer lugar la temperatura de reacción (200, 300, 400 y 500°C) y en segundo lugar la aplicación o no de una etapa previa de sulfuración con una mezcla CS2/H2 por 2h. La nomenclatura empleada para los sólidos es X-YYY-Z, donde X es N (nitruro) o C (carburo); YYY es la temperatura de reacción y Z es S (sin) o C (con sulfuración previa). Una vez evaluados los sólidos bajo los parámetros de estudio, se les realizó análisis elemental a cada sólido para estudiar la extensión de la sulfuración (contenido de S), observándose los resultados mostrados en la Tabla 1, de donde se puede inferir que tanto para los nitruros como para los carburos se encuentra un máximo en contenido de azufre a 300°C. Por otra parte, al comparar el tratamiento con CS2 se observa que el sólido tratado presenta mayor contenido de azufre, lo que es debido a que permanece por más tiempo en contacto con compuestos sulfurados (4h en total). Al analizar el gráfico de conversión, mostrado en la Figura 2, se evidencia que el sólido con mayor contenido de azufre es el más activo, y de igual forma que a medida que se aumenta la temperatura de reacción, la actividad catalítica decrece significativamente notándose nuevamente el máximo a 300°C. Al estudiar el efecto del tratamiento con CS2, se observa que los sólidos tratados presentan mayor actividad, por lo que en general podría asociarse la actividad a la cantidad de azufre presente en los sólidos, estando ambas variables relacionadas de forma directa. También puede notarse que los nitruros resultan ser mucho más activos que los carburos, lo que podría ser adjudicado al hecho de que los carburos presentan cierta cantidad de óxido de Nb sin reaccionar, el cual es inactivo para la reacción de estudio. Esto también podría estar relacionado con la menor cantidad de azufre asociado en el caso de los carburos. Los cromatogramas obtenidos demuestran la formación de buteno como producto principal y butano, metano y tetrahidrotiofeno en menores proporciones a tiempos cortos de reacción.