Estudio de la actividad catalítica de materiales basados en grafito para la desulfuración aeróbica oxidativa de fracciones del petróleo destinadas a la producción de combustibles de automoción

Abstract

[ES] En la actualidad, existe una legislación ambiental muy estricta con respecto al contenido de azufre que pueden contener los combustibles de automoción. La presencia de compuestos de azufre en los combustibles da lugar a la generación de óxidos de azufre y posterior formación de lluvia ácida. Estos hechos producen impactos negativos para el medioambiente y para la salud humana que son necesarios minimizar. Según la directiva 2003/17/CE, desarrollada en el Real Decreto 61/2006, de 31 de enero, el contenido máximo permitido de azufre en gasolina y diésel es de 10 mg¿Kg-1. El método tradicional de desulfuración de fracciones del petróleo destinadas a la producción de combustibles es conocido como hidrodesulfuración. Sin embargo, este método no es eficiente para llevar a cabo la desulfuración de fracciones destinadas a la producción de diésel o gasolina, que presentan un elevado contenido en compuestos organosulfurados como los dibenzotiofenos. En este sentido, la desulfuración oxidativa es una de las alternativas más prometedoras para superar las dificultades de la hidrodesulfuración convencional. El proceso consiste en llevar a cabo la oxidación catalítica de los compuestos organosulfurados a los correspondientes sulfóxidos y/o sulfonas, que son separados en una segunda etapa del combustible. En general, el proceso de oxidación está catalizado por metales de transición en presencia de peróxidos o hidroperóxidos que actúan como agentes oxidantes. En el presente trabajo fin de grado se han empleado materiales basados en grafito como carbocatalizadores para llevar a cabo el proceso de desulfuración oxidativa, empleando oxígeno molecular como agente oxidante. El empleo de un grafito de alta área superficial ha resultado ser el carbocatalizador más activo para llevar a cabo este proceso. La actividad catalítica de este catalizador es mucho mayor que la obtenida empleando catalizadores análogos basados en carbón activo. El proceso de desulfuración aeróbico oxidativo empleando grafito de alta área superficial como carbocatalizador y oxígeno como oxidante acoplado con un sistema de extracción líquido-líquido empleando agua como disolvente permite reducir el contenido en azufre por debajo de los límites establecidos por la normativa (< 10 mg¿Kg-1 S).

[EN] At present, there is a very strict environmental legislation regarding the sulfur content that automotive fuels can contain. The presence of sulfur compounds in fuels leads to the generation of sulfur oxides and subsequent formation of acid rain. These facts produce negative impacts for the environment and for human health that must be minimized. According to directive 2003/17 / EC, developed in Royal Decree 61/2006, of January 31, the maximum allowed sulfur content in gasoline and diesel is 10 mg¿Kg-1. The traditional method of desulfurization of fractions of petroleum destined to the production of fuels is known as hydrodesulfurization. However, this method is not efficient to carry out the desulfurization of fractions destined to the production of diesel or gasoline which have a high content of organosulfur compounds such as dibenzothiophenes. In this sense, oxidative desulfurization is one of the most promising alternatives to overcome the difficulties of conventional hydrodesulfurization. This process consists in carrying out the catalytic oxidation of the organosulfur compounds to the corresponding sulfoxides and/or sulfones which are separated in a second fuel stage. In general, the oxidation process is catalyzed by transition metals in the presence of peroxides or hydroperoxides that act as oxidizing agents. In this end-of-degree project, graphite-based materials have been used as carbocatalysts to carry out the oxidative desulphurization process using oxygen molecular as an oxidizing agent. High surface area graphite has been the most active carbocatalyst to carry out this process. The catalytic activity of this catalyst is higher than that obtained by using analogous catalysts based on active carbon. The process of oxidative aerobic desulfurization using high surface graphite as a carbocatalyst and oxygen as an oxidant coupled with a liquid-liquid extraction system using water as a solvent allows to reduce the sulfur content below the limits established by the regulations (<10 m¿Kg-1 S).