Fraccionamiento del extracto de la separación de aromáticos de gasolinas y naftas con líquidos iónicos

Resumen

Los hidrocarburos aromáticos, principalmente benceno, tolueno, etilbenceno y xilenos, identificados comúnmente bajo el acrónimo BTEX, son compuestos de relevancia en la industria petroquímica al ser materia prima para la síntesis de numerosos compuestos intermedios y en la fabricación de diversos productos finales. Las principales fuentes de obtención de aromáticos son la gasolina de reformado proveniente del reformado catalítico de la nafta alimentada al pool de gasolinas y la gasolina de pirólisis obtenida en el craqueo térmico de naftas en la producción de olefinas. En ambos casos, los aromáticos se encuentran combinados con otros hidrocarburos, principalmente naftenos, parafinas y olefinas, formando mezclas complejas, caracterizadas por la proximidad de los puntos de ebullición y la formación de mezclas azeotrópicas de sus componentes. Esto hace que una rectificación simple no se pueda utilizar como operación de separación de estas mezclas. Por ello, se hace necesario recurrir a otras técnicas de separación como es el caso de la extracción líquido líquido. En este sentido, una de las líneas de investigación que en los últimos años ha cobrado más importancia es la sustitución de los compuestos orgánicos volátiles utilizados como disolvente en las operaciones de extracción líquido líquido de mezclas de hidrocarburos aromáticos y alifáticos por otros más respetuosos con el medio ambiente. Por sus características únicas, los líquidos iónicos, que son sales líquidas a temperaturas inferiores a los 373 K, se encuentran en una posición privilegiada y son considerados como los posibles sustitutos de los disolventes orgánicos. En consecuencia, el objetivo de esta tesis doctoral ha sido establecer un proceso general de fraccionamiento de la corriente de extracto de la separación de aromáticos de gasolinas y naftas con líquidos iónicos. Así pues, se pretende formular un esquema de separación de la corriente de extracto en tres corrientes: una primera de aromáticos con pureza suficiente para garantizar su ulterior aplicación, otra en la que se recuperen los compuestos no aromáticos y, por último, una corriente de líquidos iónicos regenerados que pueda ser recirculada a la columna de extracción. Para ello, se ha planteado la realización de las tres tareas experimentales. La primera de ellas ha sido la evaluación de la estabilidad térmica de los líquidos iónicos puros y sus mezclas binarias en ciclos de operación industriales. Posteriormente se han medido los calores específicos de los líquidos iónicos puros y sus mezclas binarias. Y finalmente se han determinado los equilibrios líquido vapor en mezclas representativas de las corrientes de extracto de la separación de aromáticos de gasolinas y naftas con líquidos iónicos. Los dos primeros trabajos experimentales se han realizado para los líquidos iónicos puros emimSCN, bmimSCN, emimDCA, bmimDCA, emimTCM y 4empyTf2N y para las mezclas binarias 4empyTf2N + emimDCA y emimTCM + emimDCA, mientras que la determinación de los equilibrios líquido vapor se han realizado para sistemas compuestos por hidrocarburos aromáticos y alifáticos y los líquidos iónicos puros emimDCA y 4empyTf2N y la mezcla binaria de ambos Estos datos de equilibrio líquido vapor han sido la base para el desarrollo de un proceso de fraccionamiento de la corriente de extracto basado en tres unidades de destilación súbita adiabáticas que permiten obtener unas corrientes de aromáticos con una pureza del 0,998 para las corrientes modelo de gasolinas y del 0,985 para la de la nafta alimentada al cracker de etileno, trabajando a temperaturas moderadas y en condiciones severas de vacío.