Hidrotratamiento asistido electroquímicamente, vía permeación de hidrógeno, empleando superficies de negro de paladio y sus modificaciones: Desarrollo del modelo cinético

Abstract

Las reacciones asistidas electroquímicamente ocurren bajo condiciones poco severas de presión y temperatura, sobre superficies de paladio. El hidrógeno atómico (H) generado por electrólisis del agua en un lado de la superficie de paladio, se adsorbe y luego permea a través de la lamina de paladio. Una vez que el H ha permeado o atravesado la lámina de paladio queda adsorbido sobre el lado de la superficie que está en contacto con el sustrato orgánico y finalmente reacciona con éste. El presente trabajo muestra el desarrollo de un modelo cinético para las reacciones de hidrodesulfuración e hidrodesnitrogenación asistidas electroquímicamente vía permeación de H, considerando: aspectos cinéticos, termodinámicos, electroquímicos y el conocimiento asociado a los mecanismos de reacciones en sistemas catalíticos (procesos convencionales). Se muestra la conceptualización y desarrollo de la infraestructura de cálculo que complementa y robustece la propuesta ya existente para el modelaje cinético. El nuevo modelo establece una constante específica de velocidad exclusiva para la difusión de H a través de la membrana de paladio, considerándolo como otro paso elemental. El modelo desarrollado predice los resultados de conversión, como función del tiempo, de las reacciones asistidas electroquímicamente sobre superficies de negro de paladio de las siguientes moléculas: Tiofeno, Dibenzotiofeno, 4,6-Dimetildibenzotiofeno, 4-Metildibenzotiofeno, Piridina y Quinolina. Para las tres primeras moléculas las predicciones estuvieron dentro del error promedio aceptado para la curva experimental (5%), por el contrario el resto de las moléculas estuvieron fuera de este margen de error. En el caso del modelo de las reacciones donde se emplean superficies de negro de paladio modificadas con otros metales, se hicieron varias propuestas para futuros estudios; resaltando los cálculos (en cambios de entalpía y entropía de reacción que consideren la doble naturaleza de la superficie) y datos experimentales (perfiles de concentración de H2 y otros productos de reacción) que serían necesarios obtener para iniciar la construcción de las nuevas estructuras del modelo en una versión detallada y completa.