Estudio de los procesos simultáneos de hidrotratamiento durante el coprocesamiento de aceite de pirólisis con corrientes de refinería

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dc.contributor.advisorNabarlatz, Débora Alcida
dc.contributor.advisorCastillo Monroy, Édgar Fernando
dc.contributor.advisorMaradei García, María Paola
dc.contributor.authorSarmiento Chaparro, José Aristóbulo
dc.contributor.evaluatorLaurenti, Dorothée
dc.contributor.evaluatorCastillo Araiza, Carlos Omar
dc.contributor.evaluatorBallesteros Rueda, Luz Marina
dc.contributor.evaluatorDuarte Duarte, Diana Paola
dc.contributor.evaluatorMorales Medina, Giovanny
dc.date.accessioned2023-04-07T04:04:39Z
dc.date.available2023-04-07T04:04:39Z
dc.date.created2023-03-17
dc.date.issued2023-03-17
dc.description.abstractEl sexto informe de evaluación sobre el Cambio Climático de las Naciones Unidas, publicado por el Grupo Intergubernamental de Expertos ha advertido sobre la amenaza a la que nos enfrentamos como humanidad si no se toman medidas urgentes para disminuir las emisiones de CO2. Varios sectores y empresas proponen cero emisiones netas de CO2 para 2050 para hacer frente a este desafío. Con este objetivo, el sector energético necesitará cambios significativos, incluida una mayor demanda de energías renovables como la eólica, solar, fotovoltaica, hidroeléctrica y geotérmica. En el sector transporte, el uso de biocombustibles de bajas emisiones, vehículos eléctricos e híbridos aumentará significativamente. Una opción para disminuir las emisiones de CO2 en las refinerías de petróleo es el coprocesamiento de derivados de biomasa como aceites vegetales, reciclados y de pirólisis en unidades de proceso ya existentes. En este trabajo se presenta un estudio sobre el coprocesamiento de gasóleo al vacío y aceite de pirólisis obtenido de maderas blandas. Los experimentos se llevaron a cabo en una planta piloto de hidrotratamiento de lecho fijo a una temperatura de 390 °C, una presión de 96 bar, una relación H2/líqido de 650 LN/L y utilizando una disposición de catalizadores comerciales de Co-Mo/Al2O3 y NiMo/Al2O3. La severidad de la reacción fue modificada cambiando la velocidad espacial en el rango de 1.8 a 1.0 h-1. Se prepararon emulsiones de aceite de pirólisis y gasóleo de vacío de hasta 3 % v/v utilizando mezcladores ultra turrax y de microfluidización; estas emulsiones se utilizaron como alimento para la planta piloto. Los productos de reacción se analizaron mediante métodos analíticos ASTM convencionales y mediante espectrometría de masas de alta resolución con transformados de Fourier (FT-ICR/MS). Los resultados mostraron que la tendencia a la formación de coque en el reactor se reduce cuando el tamaño de la gota Bio-Oil es menor. La velocidad de las reacciones de hidrodesnitrogenación, medida por la constante de velocidad aparente kapp, se inhibe cuando el Bio-Oil está presente como gotas de gran tamaño. FT-ICR/MS demostró que este efecto inhibitorio, a nivel molecular, se debe a una menor saturación de anillos aromáticos que contienen nitrógeno; el primer paso en el mecanismo de HDN. Estos efectos inhibitorios no ocurren cuando el tamaño de la gota del aceite de pirólisis está en el rango de 1-3 micrómetros. Estos resultados sugieren que la transferencia de masa de hidrógeno de la fase gaseosa a la fase líquida juega un papel vital para controlar la actividad y la selectividad cuando se coprocesan materias primas de diferentes orígenes como el bioaceite y el VGO
dc.description.abstractenglishThe sixth assessment report recently published by the United Nations Intergovernmental Panel on Climate Change has warned about the threat we are facing as humankind if urgent measures are not taken to decrease CO2 emissions. Several sectors and companies are proposing net zero CO2 emissions by 2050 to cope with this challenge. With this target the energy sector will need significant changes including a higher demand of renewable energies like eolian, wind, solar, photovoltaic, hydro and geothermal. In the transportation sector, the use of low emissions biofuels, synthetic fuels, electric and hybrid vehicles will increase significantly. One option to decrease CO2 emissions in petroleum refineries is the coprocessing of biomass derivatives like vegetable, recycled and pyrolysis oils in already existing process units. In this work a study is presented about coprocessing vacuum gasoil and pyrolysis oil obtained from soft wood. The experiments were carried out in a fixed bed hydrotreatment pilot plant at a temperature of 390°C, a pressure of 96 bar, a H2/liquid relation of 650 NL/L and using an arrangement of commercial Co-Mo/Al2O3 and NiMo/Al2O3 catalysts. The reaction severity was modified changing space velocity in the range of 1.8 to 1.0 h-1. Emulsions of pyrolysis oil and vacuum gasoil up to 3 % v/v were prepared using ultra - turrax blenders and Microfluidization process; these emulsions were used as feedstocks to the pilot plant. The reaction products were analyzed by conventional ASTM analytical methods and by Fourier transform ion cyclotron resonance mass spectrometry (FT-ICR/MS). Results showed that coke formation tendency in the reactor is reduced when the Bio-Oil droplet size is smaller. Hydrodenitrogenation reactions velocity, measured by the apparent rate constant kapp, are inhibited when the Bio-Oil is present as droplets of large size. FT-ICR/MS showed that this inhibitory effect, at molecular level, is due to a lesser saturation of nitrogen containing aromatic rings; the first step in HDN mechanism. These inhibitory effects does not occur when the size of the droplet of the pyrolysis oil is in the 1-3 micrometers range. This results suggest that mass transfer of hydrogen from gas to liquid phase plays a vital role to control activity and selectivity when coprocessing dissimilar feedstocks like pyrolysis and vacuum oils.
dc.description.degreelevelDoctorado
dc.description.degreenameDoctor en Ingeniería Química
dc.format.mimetypeapplication/pdf
dc.identifier.instnameUniversidad Industrial de Santander
dc.identifier.reponameUniversidad Industrial de Santander
dc.identifier.repourlhttps://noesis.uis.edu.co
dc.identifier.urihttps://noesis.uis.edu.co/handle/20.500.14071/14213
dc.language.isospa
dc.publisherUniversidad Industrial de Santander
dc.publisher.facultyFacultad de Ingeníerias Fisicoquímicas
dc.publisher.programDoctorado en Ingeniería Química
dc.publisher.schoolEscuela de Ingeniería Química
dc.rightsinfo:eu-repo/semantics/openAccess
dc.rights.accessrightsinfo:eu-repo/semantics/openAccess
dc.rights.coarhttp://purl.org/coar/access_right/c_abf2
dc.rights.creativecommonsAtribución-NoComercial-SinDerivadas 4.0 Internacional (CC BY-NC-ND 4.0)
dc.rights.licenseAttribution-NonCommercial 4.0 International (CC BY-NC 4.0)
dc.rights.urihttp://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/
dc.subjectBioaceite
dc.subjectPirólisis
dc.subjectBiomasa
dc.subjectCoprocesamiento
dc.subjectHidrotratamiento
dc.subject.keywordBio-Oil
dc.subject.keywordBiomass
dc.subject.keywordBio-Oil Hydrotreating
dc.subject.keywordBio-Oil Coprocessing
dc.titleEstudio de los procesos simultáneos de hidrotratamiento durante el coprocesamiento de aceite de pirólisis con corrientes de refinería
dc.title.englishAnalysis of Simultaneal Hydrotreatment Process During Coprocessing of Pyrolysis Oil and VGO
dc.type.coarhttp://purl.org/coar/resource_type/c_db06
dc.type.hasversionhttp://purl.org/coar/version/c_b1a7d7d4d402bcce
dc.type.localTesis/Trabajo de grado - Monografía - Doctorado
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