Extracción de hidrocarburos aromáticos de naftas y gasolinas de reformado y pirólisis empleando una mezcla binaria de líquidos iónicos como disolvente

Abstract

El benceno, el tolueno, el etilbenceno y los xilenos BTEX se obtienen habitualmente mediante extracción líquidolíquido de gasolinas de pirólisis y reformado empleando disolventes orgánicos como el sulfolano. La separación de aromáticos mayoritariamente se realiza a escala industrial mediante extracción líquidolíquido, siendo el proceso Sulfolano desarrollado por UOP el más empleado. Sin embargo, este proceso presenta algunos inconvenientes como el elevado consumo energético y la necesidad de recuperar el sulfolano disuelto en la corriente de refinado. Alguno de estos inconvenientes podrían solventarse empleando líquidos iónicos como disolventes de extracción de aromáticos debido a su naturaleza no volátil y a la despreciable solubilidad de los líquidos iónicos en los hidrocarburos que forman la corriente de refinado. Sin embargo, únicamente un reducido número de líquidos iónicos puros han mostrado propiedades físicas y extractivas similares a las del sulfolano. Por este motivo, en este trabajo se ha propuesto el empleo de mezclas binarias de líquidos iónicos para, al mezclarlos, obtener un disolvente basado en líquidos iónicos con propiedades físicas y extractivas similares a las del sulfolano.El objetivo principal de esta tesis doctoral ha sido el estudio de la extracción líquidolíquido de BTEX de gasolinas de reformado y pirólisis y de la nafta alimentada al cracker de etileno empleando una mezcla binaria de líquidos iónicos con propiedades adecuadas para ser empleada a escala industrial. A partir de los resultados experimentales y empleando el método de Kremser, se ha realizado la simulación de las columnas de extracción líquidolíquido, comparando los resultados obtenidos con la mezcla de líquidos iónicos seleccionada y el sulfolano como disolventes.En primer lugar, las propiedades extractivas de diferentes líquidos iónicos puros en la separación de tolueno de sus mezclas con nheptano se han determinado experimentalmente. Asimismo, los líquidos iónicos puros se han caracterizado mediante la determinación de sus densidades, viscosidades y tensiones superficiales. Considerando las propiedades físicas y extractivas de los líquidos iónicos puros se han seleccionado las mezclas binarias de líquidos iónicos emimTCM + emimDCA y 4empyTf2N + emimDCA como las que presentan mayor potencial para ser empleadas en un proceso industrial de extracción líquidolíquido de BTEX. A continuación, las densidades, viscosidades y las propiedades extractivas de las dos mezclas binarias de líquidos iónicos en la separación de diferentes hidrocarburos aromáticos de sus mezclas binarias con alcanos se han determinado en función de la composición en la mezcla binaria de líquidos iónicos. La mezcla binaria de líquidos iónicos 4empyTf2N + emimDCA con una fracción molar de 4empyTf2N igual a 0,3 se ha mostrado como un posible sustituto del sulfolano en la extracción líquidolíquido de BTEX de corrientes de refinería exhibiendo propiedades termofísicas y extractivas similares a las del sulfolano. De acuerdo con los resultados obtenidos en la simulación de las columnas de extracción mediante el método de Kremser, empleando como disolvente de extracción de aromáticos de la nafta alimentada al cracker de etileno la mezcla de líquidos iónicos, la pureza de los hidrocarburos aromáticos extraídos sería superior a la alcanzada con el sulfolano, pero los rendimientos de extracción de los aromáticos serían algo inferiores. Por otro lado, en la extracción de BTEX de las gasolinas de reformado y pirólisis utilizando la mezcla binaria de líquidos iónicos se obtuvieron los mismos rendimientos de extracción de BTEX que en el proceso Sulfolano. Sin embargo, el empleo de la mezcla binaria de líquidos iónicos requeriría un mayor número de pisos en el extractor que en el proceso Sulfolano pero la pureza de los BTEX extraídos por la mezcla de líquidos iónicos sería sustancialmente superior.