Estudio computacional de la inhibición de compuestos nitrogenados en la adsorción de compuestos poliaromaticos sobre una zeolita

Abstract

Los gasóleos de vacío son materias primas comúnmente usadas en el Hidrocraqueo. Estos son hidrotratados previamente para retirar la mayor cantidad de heteroátomos (S, N, O, Ni y V). No obstante, dichas impurezas no son removidas por completo. La presencia de compuestos nitrogenados durante el hidrocraqueo afecta negativamente el rendimiento de los catalizadores comerciales, reduce su conversión y la selectividad hacia los productos de interés. Las simulaciones moleculares mencionadas se realizaron en el software computacional Vienna Ab-initio Simulation Package (VASP), empleando la Teoría del Funcional de densidad (DFT) y el funcional de intercambio y correlación de Perdew-Burke-Ernzerhof (PBE). Para simular el sitio ácido tipo Brønsted se realizó una sustitución isomórfica de un átomo de silicio por uno de aluminio. Su carácter ácido se corroboró por medio del análisis de Bader de la carga del protón, y un cálculo de la frecuencia vibracional del grupo funcional OH. Para observar el efecto de dichos compuestos en la adsorción de los hidrocarburos parcialmente hidrogenados, representativos de una fracción de crudo pesada, se simuló la interacción de cada adsorbato con el sitio ácido simulado. Al comparar la magnitud de las energías de adsorción y las distancias finales obtenidas se puede inferir que los compuestos nitrogenados básicos se adsorben con mayor fuerza en los sitios ácidos del catalizador, siendo esto una de las razones por las cuales inhiben en mayor medida las reacciones de hidrocraqueo. También se observa que los compuestos nitrogenados no básicos posiblemente compiten por el sitio ácido con los hidrocarburos estudiados.