Doctorado en Ingeniería Química

Permanent URI for this collection

https://noesis.uis.edu.co/handle/20.500.14071/9047

Browse

Now showing 1 - 8 of 8

A study of the inhibition of second stage hydrocraking catalysts by weakly basic nitrogen-containing compounds
(Universidad Industrial de Santander, 2018) Celis Cornejo, Carlos Mauricio; Baldovino Medrano, Víctor Gabriel; Pérez Martínez, David de Jesús
El procesamiento de crudos cada vez más pesados plantea un reto enorme en las refinerías modernas, respecto a la eliminación de los heterocompuestos y mejoramiento de estas cargas mediante hidroprocesos. En esta contribución, se identifican las especies químicas más refractarias al hidrotratamiento en un gasóleo de vacío Colombiano, empleando espectrometría de masas de alta resolución. Estos análisis permitieron evidenciar una alta abundancia relativa de las especies parcialmente hidrogenadas de los compuestos nitrogenados tipo pirrólicos, cuyo carácter es levemente básico. El efecto de estos compuestos débilmente básicos sobre el desempeño de un catalizador convencional de hidrocraqueo se evaluó a diferentes niveles de nitrogenados, variando no solo la cantidad, sino la fracción entre las especies seleccionadas. Los ensayos catalíticos se efectuaron siguiendo la reacción de fenantreno, a temperaturas entre 623, 638 y 653 K, velocidades espaciales entre 1.3 y 2.2 h-1, y nitrógeno total entre 0, 1 y 5 ppm en la carga. El análisis estadístico de este diseño experimental permitió obtener una correlación entre las variables operacionales y establecer que el efecto de los nitrogenados es evidente en la selectividad hacia los productos tipo naftaleno y tetralina. Para dar una explicación factible a las observaciones experimentales, se llevaron a cabo simulaciones con DFT en mordenita, para modelar un sitio de Brønsted y evaluar la adsorción de distintos compuestos nitrogenados y poliaromáticos. Los nitrogenados débilmente básicos mostraron una tendencia a protonarse cuando interaccionan con los sitios ácidos, igual que los más básicos. Para validar esta predicción hecha por los cálculos, se desarrolló una metodología para seguir la adsorción de compuestos nitrogenados pirrólicos en fase líquida, sobre una zeolita protonada, mediante ATR-IR. Los resultados de este trabajo permiten concluir que los compuestos débilmente básicos pueden causar efectos inhibitorios significativos, incluso en pequeñas concentraciones (<5 ppm de N) en la carga.
A study of the inhibition of second stage hydrocraking catalysts by weakly basic nitrogen-containing compounds
(Universidad Industrial de Santander, 2017) Celis Cornejo, Carlos Mauricio; Baldovino Medrano, Víctor Gabriel; Pérez Martínez, David de Jesús; Maugé, Françoise; Moreno Lopera, Jorge Andrés; Maradei García, María Paola; Viejo Abrante, Fernando; Mejía Ospino, Enrique
El procesamiento de crudos cada vez más pesados plantea un reto enorme en las refinerías modernas, respecto a la eliminación de los heterocompuestos y mejoramiento de estas cargas mediante hidroprocesos. En esta contribución, se identifican las especies químicas más refractarias al hidrotratamiento en un gasóleo de vacío Colombiano, empleando espectrometría de masas de alta resolución. Estos análisis permitieron evidenciar una alta abundancia relativa de las especies parcialmente hidrogenadas de los compuestos nitrogenados tipo pirrólicos, cuyo carácter es levemente básico. El efecto de estos compuestos débilmente básicos sobre el desempeño de un catalizador convencional de hidrocraqueo se evaluó a diferentes niveles de nitrogenados, variando no solo la cantidad, sino la fracción entre las especies seleccionadas. Los ensayos catalíticos se efectuaron siguiendo la reacción de fenantreno, a temperaturas entre 623, 638 y 653 K, velocidades espaciales entre 1.3 y 2.2 h-1, y nitrógeno total entre 0, 1 y 5 ppm en la carga. El análisis estadístico de este diseño experimental permitió obtener una correlación entre las variables operacionales y establecer que el efecto de los nitrogenados es evidente en la selectividad hacia los productos tipo naftaleno y tetralina. Para dar una explicación factible a las observaciones experimentales, se llevaron a cabo simulaciones con DFT en mordenita, para modelar un sitio de Brønsted y evaluar la adsorción de distintos compuestos nitrogenados y poliaromáticos. Los nitrogenados débilmente básicos mostraron una tendencia a protonarse cuando interaccionan con los sitios ácidos, igual que los más básicos. Para validar esta predicción hecha por los cálculos, se desarrolló una metodología para seguir la adsorción de compuestos nitrogenados pirrólicos en fase líquida, sobre una zeolita protonada, mediante ATR-IR. Los resultados de este trabajo permiten concluir que los compuestos débilmente básicos pueden causar efectos inhibitorios significativos, incluso en pequeñas concentraciones (<5 ppm de N) en la carga.
Análisis de los efectos de inhibición en la hidrodesulfuración profunda usando reacciones modelo
(Universidad Industrial de Santander, 2019) Morales Valencia, Édgar Mauricio; Baldovino Medrano, Víctor Gabriel; Castillo Araiza, Carlos Omar; Jiménez, Romel; Hoyos Marín, Luis Javier; Maradei García, María Paola; Mejía Ospino, Enrique; Martínez Ortega, Fernando
Esta investigación se enfocó inicialmente en el estudio de los efectos de inhibición sobre la HDS de una carga modelo de nafta FCC, utilizando como catalizador CoMo-S/γ-Al2O3. En particular, se estudió la HDS del 2-metiltiofeno y los efectos de inhibición de una olefina lineal , una cicloolefina, una diolefina ramificada plana y unas olefinas planas ramificadas. Los tres tipos de olefinas inhibieron la hidrodesulfuración, y el grado de inhibición dependió tanto del tipo de olefina como de su concentración en la alimentación de reacción. En la segunda parte del trabajo se evaluó una carga modelo tipo diésel. Se estudió la HDS de dibenzotiofeno y los efectos de la presencia de moléculas con diferentes estructuras aromáticas: naftaleno, fluoreno y fenantreno, así como de compuestos que contienen nitrógeno en su estructura: quinolina e indol, utilizando como catalizador NiMo-S/γ-Al2O3. Además, se realizó un modelado cinético de las reacciones simultáneas, el cual se basó en el formalismo de Langmuir-Hinshelwood-Hougen-Watson y se sometió a un análisis de regresión con la forma reparametrizada de las ecuaciones de Arrhenius y van't Hoff. Antes de abordar los efectos de inhibición, se revisó la cinética del HDS de DBT, en este sentido, las observaciones se ajustaron mejor al considerar que las dos rutas paralelas para el HDS de DBT, es decir, las llamadas rutas de desulfuración directa y desulfuración mediada por hidrogenación, tienen lugar en dos tipos diferentes de sitios activos. El modelo desarrollado se utilizó como base para el modelado cinético de la inhibición de compuestos aromáticos y nitrogenados en el HDS de DBT. Los parámetros cinéticos se estimaron en ambos sitios catalíticos y exhibieron consistencia termodinámica. Estos hallazgos son importantes porque proporcionan una idea de los efectos de inhibición o promoción de compuestos poliaromáticos y nitrogenados de diferentes estructuras químicas sobre HDS ultra profunda.
Analysis of inhibition effects on deep hydrodesulfurization using model reactions
(Universidad Industrial de Santander, 2019) Morales Valencia, Edgar Mauricio; Baldovino Medrano, Víctor Gabriel; Castillo Araiza, Carlos Omar
Esta investigación se enfocó inicialmente en el estudio de los efectos de inhibición sobre la HDS de una carga modelo de nafta FCC, utilizando como catalizador CoMo-S/-Al2O3. En particular, se estudió la HDS del 2-metiltiofeno y los efectos de inhibición de una olefina lineal , una cicloolefina, una diolefina ramificada plana y unas olefinas planas ramificadas. Los tres tipos de olefinas inhibieron la hidrodesulfuración, y el grado de inhibición dependió tanto del tipo de olefina como de su concentración en la alimentación de reacción. En la segunda parte del trabajo se evaluó una carga modelo tipo diésel. Se estudió la HDS de dibenzotiofeno y los efectos de la presencia de moléculas con diferentes estructuras aromáticas: naftaleno, fluoreno y fenantreno, así como de compuestos que contienen nitrógeno en su estructura: quinolina e indol, utilizando como catalizador NiMo-S/-Al2O3. Además, se realizó un modelado cinético de las reacciones simultáneas, el cual se basó en el formalismo de Langmuir-Hinshelwood-Hougen-Watson y se sometió a un análisis de regresión con la forma reparametrizada de las ecuaciones de Arrhenius y van't Hoff. Antes de abordar los efectos de inhibición, se revisó la cinética del HDS de DBT, en este sentido, las observaciones se ajustaron mejor al considerar que las dos rutas paralelas para el HDS de DBT, es decir, las llamadas rutas de desulfuración directa y desulfuración mediada por hidrogenación, tienen lugar en dos tipos diferentes de sitios activos. El modelo desarrollado se utilizó como base para el modelado cinético de la inhibición de compuestos aromáticos y nitrogenados en el HDS de DBT. Los parámetros cinéticos se estimaron en ambos sitios catalíticos y exhibieron consistencia termodinámica. Estos hallazgos son importantes porque proporcionan una idea de los efectos de inhibición o promoción de compuestos poliaromáticos y nitrogenados de diferentes estructuras químicas sobre HDS ultra profunda. * Tesis Doctoral. ** Facultad de Ingenierías Fisicoquímicas. Escuela de Ingeniería Química. Director: Prof. Víctor Gabriel Baldovino Medrano. Codirector: Prof. Carlos Omar Castillo
Diseño sistemático de MOFs de zirconio a través de ingeniería de defectos y su aplicación en reacciones de esterificación en fase líquida
(Universidad Industrial de Santander, 2020) Ardila Suárez, Carolina; Ramírez Caballero, Gustavo Emilio; Baldovino Medrano, Víctor Gabriel; Niño Gómez, Martha Eugenia; Henao Martínez, José Antonio; Duarte Duarte, Diana Paola; Burgos Beltrán, Juan Carlos; Gómez Gualdrón, Diego
La MOF-808 es un material prometedor de la familia de MOFs a base zirconio, debido a su alta área superficial. Sin embargo, el carácter microporoso de este material es una desventaja para aplicaciones prácticas debido a limitaciones de transporte causadas por el acceso restringido de moléculas dentro de la estructura. En este trabajo se desarrolló tanto el diseño sistemático de la MOF-808 como su subsecuente modificación con el fin de obtener materiales ácidos, ordenados e interconectados con porosidad multimodal y su evaluación en la esterificación del glicerol con ácido acético en fase líquida. Se realizaron simultáneamente cálculos teóricos y mediciones experimentales con el fin de correlacionar la acidez del material con su actividad catalítica. Además, la adición de surfactantes y moduladores permite la síntesis de materiales micro/macroporosos ordenados y cristalinos. La adición de CTAB no parece alterar la composición química superficial ni las propiedades ácidas de las MOFs en comparación con los materiales sintetizados sin surfactante. Asimismo, las mediciones catalíticas reflejan que la porosidad interconectada de los materiales sintetizados con surfactantes favorece la difusión y accesibilidad de las moléculas, lo que conlleva a un mejoramiento del comportamiento del catalizador en la reacción de esterificación de glicerol en fase líquida. En cuanto a la sulfatación de las MOFs, esta modificación postsintética no afecta la interconectividad de los materiales y sí aumenta el número y fuerza de los sitios ácidos de los catalizadores y por consiguiente su actividad catalítica. Finalmente, la caracterización superficial refleja que los grupos sulfatados se encuentran unidos y bien distribuidos sobre la superficie del catalizador.
Formulación de catalizadores basados en el reciclaje del cátodo de baterías gastadas de Mn-Zn para la combustión de metano
(Universidad Industrial de Santander, 2022-12-05) Velasco Rozo, Edwing Alexander; Baldovino Medrano, Víctor Gabriel; Morales Valencia, Édgar Mauricio; Ballesteros Rueda, Luz Marina; Karelovic Burotto, Alejandro Iván; Cobo Ángel, Martha Isabel; Martínez Ortega, Fernando; Delvasto Angarita, Pedro Luis; Pedraza Avella, Julio Andrés
Como se demostró, las fuentes secundarias de manganeso como el cátodo de las baterías gastadas, podrían usarse para producir catalizadores basados en óxidos de manganeso activos en procesos de combustión catalítica de metano. En este sentido, convertimos el polvo de cátodo recuperado de las baterías alcalinas gastadas de Zn-Mn en nanobarras de MnOx reducibles y oxidantes en un solo paso basado en los procesos simultáneos de disolución del cátodo y cristalización de MnOx. Entre las nanobarras sintetizadas, las basadas en ε-MnO2 fueron catalíticamente tan eficientes en la combustión de metano como el polvo de γ-MnO2 de referencia. Encontramos que esto último se debió a un equilibrio adecuado entre la reducibilidad, la concentración de oxígeno en la superficie y en la red, y el estado de oxidación promedio del manganeso. Por otro lado, reprodujimos una formulación de catalizador a partir del cátodo recuperado, adaptable a un proceso industrial. Se sintetizaron pellets de tipo cilíndrico activos para la reducción de metano usando un proceso de síntesis circular y verde, mediante la extrusión de una pasta compuesta de agua y polvos de cátodo recuperado, caolinita y alúmina. La composición influyó tanto en las propiedades mecánicas como catalíticas de los pellets: la caolinita mejora la resistencia mecánica, pero afecta negativamente la actividad catalítica porque bloquea el acceso de los reactivos al interior del pellet; la alúmina, por el contrario, disminuye la resistencia mecánica y aumenta la actividad debido a que rompe la continuidad de la matriz de caolinita, aumentando la porosidad del pellet. Por la contribución adicional de la alúmina a la conductividad térmica de los pellets, las formulaciones basadas en 20 % en peso del cátodo recuperado y 50 % en peso de alúmina fue la más activa, y térmica y mecánicamente estable.
Systematic design of defect engineered zr-mofs and their applications in liquid- phase esterification reactions
(Universidad Industrial de Santander, 2020) Ardila Suárez, Carolina; Ramírez Caballero, Gustavo Emilio; Baldovino Medrano, Víctor Gabriel
La MOF-808 es un material prometedor de la familia de MOFs a base zirconio, debido a su alta área superficial. Sin embargo, el carácter microporoso de este material es una desventaja para aplicaciones prácticas debido a limitaciones de transporte causadas por el acceso restringido de moléculas dentro de la estructura. En este trabajo se desarrolló tanto el diseño sistemático de la MOF-808 como su subsecuente modificación con el fin de obtener materiales ácidos, ordenados e interconectados con porosidad multimodal y su evaluación en la esterificación del glicerol con ácido acético en fase líquida. Se realizaron simultáneamente cálculos teóricos y mediciones experimentales con el fin de correlacionar la acidez del material con su actividad catalítica. Además, la adición de surfactantes y moduladores permite la síntesis de materiales micro/macroporosos ordenados y cristalinos. La adición de CTAB no parece alterar la composición química superficial ni las propiedades ácidas de las MOFs en comparación con los materiales sintetizados sin surfactante. Asimismo, las mediciones catalíticas reflejan que la porosidad interconectada de los materiales sintetizados con surfactantes favorece la difusión y accesibilidad de las moléculas, lo que conlleva a un mejoramiento del comportamiento del catalizador en la reacción de esterificación de glicerol en fase líquida. En cuanto a la sulfatación de las MOFs, esta modificación postsintética no afecta la interconectividad de los materiales y sí aumenta el número y fuerza de los sitios ácidos de los catalizadores y por consiguiente su actividad catalítica. Finalmente, la caracterización superficial refleja que los grupos sulfatados se encuentran unidos y bien distribuidos sobre la superficie del catalizador.
Uso de métodos verdes para la síntesis de aluminosilicatos para la valorización de glicerol vía deshidratación
(Universidad Industrial de Santander, 2023-08-11) Mora Vergara, Iván Darío; Baldovino Medrano, Víctor Gabriel; Henao Martínez, José Antonio; Ramírez Sanabria, Alfonso Enrique; Restrepo Vásquez, Gloria María; Mejía Ospino, Enrique; Ríos Reyes, Carlos Alberto; Viejo Abrante, Fernando
Esta investigación se centró en estudiar métodos de síntesis ambientalmente sostenibles para la zeolita ZSM-5 sin usar estructurantes orgánicos ni solventes. Profundizó en factores cruciales como la composición del gel de síntesis y el tiempo de cristalización. La síntesis Sol-Gel se analizó en una primera parte, utilizando cristales de zeolita ZSM-5 como sitios de nucleación. Se analizaron los diferentes tipos de precursores de silicio, el impacto de las influencias de las semillas y el papel de la alcalinidad en la producción de ZSM-5 sin un agente director de estructura orgánico (OSDA). En la segunda parte, se investigó la síntesis de ZSM-5 sin solventes, analizando cómo el tamaño de las partículas del precursor de silicio afecta las características morfológicas, texturales y cristalográficas de los materiales. Los materiales sintetizados en las dos primeras partes de la reacción de deshidratación del glicerol se evaluaron en el tercer segmento. Esta evaluación consideró las relaciones aluminio-silicio, la acidez y las propiedades texturales de los materiales.

Browse

Browsing Doctorado en Ingeniería Química by browse.metadata.advisor "Baldovino Medrano, Víctor Gabriel"

Results Per Page

Sort Options