Con el incremento en la demanda de combustibles para transporte limpios y de fracciones del petróleo cada vez más pesadas, el hidrotratamiento catalítico (HDT) ha crecido en importancia, dado que es la clave en los procesos de refinación del petróleo [Avidan y col. 2001; Babich y col. 2003]. Pero las fracciones pesadas contienen una cantidad considerable de heteroátomos (S, N, V y Ni), los cuales dificultan su procesamiento [Maity y col. 2004]. Mientras que el S y N son removidos como productos gaseosos, los compuestos que contienen V y Ni generan depósitos de sulfuros de los metales sobre el catalizador, resultando en un cambio en la selectividad y hasta en la pérdida total de su actividad catalítica [Furimsky y col. 1999]. Estos catalizadores generalmente no son regenerados y son desechados, representando un problema ambiental importante [Eijsbouts y col. 2008]. De acuerdo con nuestros estudios previos realizados en los proyectos antecedentes a éste (DGPA-IN100406 y DGPA-IN102408), los catalizadores para HDT (Ni-Mo/Al2O3) desactivados por deposición de V, pueden ser reutilizados como catalizadores para Desulfuración Oxidativa (ODS) con un tratamiento adecuado, eliminando los residuos carbonosos y oxidando las especies presentes [Pedraza y col. 2007]._x000D_ En la industria de la refinación del petróleo, la hidrodesulfuración (HDS) catalítica es el proceso utilizado actualmente para reducir el contenido de los compuestos organoazufrados en los combustibles fósiles como el diesel y la gasolina. Pero su principal desventaja está en la utilización de hidrógeno a elevadas presiones para favorecer la estabilidad del catalizador. Otra problemática de la HDS, está relacionada con el tipo y cantidad de compuestos poliaromáticos de azufre como el DBT y los DBT alquil substituidos. Estos últimos son muy poco reactivos en la HDS debido al impedimento estérico de los grupos alquilo en las posiciones 4 y 6 [Babich y col. 2003]. Para una desulfuración profunda de los combustibles, para alcanzar los bajos niveles de S requeridos por las normas ambientales actuales, se requiere llevar a cabo la HDS a condiciones más severas que las actuales (400 °C y 100 kg/cm2). Para evitar esto, se propone como una alternativa realizar la ODS posteriormente al proceso de HDS, debido a que los compuestos refractarios en HDS son altamente reactivos en ODS [Otsuki y col. 2000]. La ODS presenta grandes ventajas, dado que opera a condiciones suaves de temperatura (< 100°C) y presión atmosférica, y no requiere del consumo de hidrógeno. En la ODS los compuestos benzotiofénicos (DBTs) se oxidan fácilmente a su correspondiente sulfona, con agentes oxidantes como: los peroxiácidos, alquil hidroperóxidos o H2O2, siendo el peróxido de hidrógeno el más utilizado [Babich y col. 2003; Qian E.W. 2008; Ito y col. 2006]. Esta reacción puede ser catalizada por óxidos de metales de transición como el W, Ni, Co, Mo y V [Wang y col. 2003] y los productos de la oxidación son eliminados con un disolvente de extracción polar [Gomez y col. 2005]. _x000D_ En el caso del reuso de los catalizadores para HDT gastados, aunque los óxidos de Mo y Ni pueden ser activos en ODS, en una primera etapa la actividad ha sido sólo explicada en función de las especies de V [Cedeño y col. 2008; Gonzalez y col. 2010]. Por lo que en el presente proyecto se pone énfasis en el papel que juegan los otros componentes del catalizador de HDT sobre las reacciones de ODS de DBTs. Por lo que es necesario estudiar la contribución de cada uno o en conjunto (sí se puede obtener un efecto sinergético), buscando; a) optimizar la condiciones de reactivación del catalizador, b) la composición óptima de éstos componentes y c) la implementación de un sistema continuo para la ODS de DBTs presentes en un diesel comercial y en diesel modelo, comparando el efecto de diferentes agentes oxidantes como son los alquil (tertbutil y cumeno) hidroperóxidos y H2O2, con catalizadores monometálicos de óxido de vanadio, níquel o de Molibdeno y sus bimetálicos soportados en alúmina o titania._x000D_ En los estudios previos, un catalizador comercial de NiMo para HDS, desactivado por deposición de metales (V y Ni) fue utilizado como catalizador en ciclos sucesivos por lotes (para simular una operación continua) en la ODS de un diesel comercial Mexicano, lográndose obtener diesel de bajo contenido de azufre y comprobándose la reutilización del catalizador de HDT en el proceso de ODS. Estos resultados mostraron que los catalizadores de V-Mo son más activos en ODS, durante los ciclos sucesivos por lotes cuando se usa TBHP (en lugar de H2O2), y el desempeño catalítico puede ser explicado en términos de las especies reducidas de V presentes en el catalizador, las cuales incrementan la producción de sulfonas de los compuestos refractarios en HDS (DBT, 4-MDBT y 4,6-DMDBT). Sin embargo, dado que estos son resultados preliminares, falta ahondar en los aspectos fundamentales del desempeño catalítico de los diferentes metales participantes en la formulación del catalizador de HDT y es necesario estudiar su desempeño en un sistema continúo, que representa mejor el proceso de ODS de DBTs.

Aunque la síntesis de sulfonas con catalizadores homogéneos ha sido estudiada desde hace mucho tiempo [Schultz y col. 1963], su aplicación para un proceso de desulfuración de combustibles con catalizadores sólidos en un proceso continuo, no se conoce plenamente y requiere del estudio fundamental de las bases del proceso para su implementación. En este contexto, existen algunas compañías que han empezado a ofrecer la tecnología que se pretende estudiar y desarrollar en este proyecto, como lo son: Unipure, Petro Star y Lyondell. Sin embargo, hay que considerar lo siguiente: _x000D_ i) Las tecnologías están diseñadas para cargas con un contenido de compuestos organoazufrados diferente al que se tiene en el diesel que se produce en el país, por lo que con este proyecto se puede generar la información básica para una tecnología ad hoc._x000D_ ii) A partir de los resultados obtenidos en experiencias preliminares [Cedeño y col. 2005-2010], se puede inferir la posibilidad de obtener un sistema catalítico con una actividad mayor o competitiva a la que presentan los procesos de las compañías antes mencionadas. _x000D_ iii) Las tecnologías que por el momento se ofrecen son susceptibles a presentar pormenores, y consecuentemente a tener que mejorarlas. En el caso de tener que implementar estas tecnologías, se requiere conocer ampliamente el sistema de oxidación-extracción y las variables de las que depende. Dado que el personal que participará en el proyecto ahondará en los aspectos fundamentales del proceso, a lo largo de éste, adquirirá la experiencia y el conocimiento necesario para ser un especialista del proceso._x000D_ iv) Los catalizadores para el proceso de ODS serán los provenientes del desecho de catalizadores de HDT gastados. Además de resolver un problema de desecho de catalizadores contaminantes, éstos serán reutilizados efectivamente en el proceso de ODS._x000D_ v) Los catalizadores sólidos a desarrollar, con alta actividad catalítica, inducirán tiempos de residencia muy cortos (menores a 15 min), lo cual minimizará el uso de reactivos y de productos indeseables. Por lo que este desarrollo se verá reflejado en un proceso más eficiente y limpio, que cumpla con las expectativas ecológicas futuras._x000D_ _x000D_ En general el presente proyecto, pretende generar el conocimiento implícito sobre los aspectos fundamentales del proceso y la dependencia de cada una de sus variables, sobre la eficiencia total para la remoción de compuestos benzotiofénicos altamente refractarios a la desulfuración con hidrógeno._x000D_ Mediante el desarrollo de este proyecto se podrá disponer de la información básica para la producción de diesel con ultra bajo contenido de azufre (<15 ppm). Dado que las condiciones de presión y temperatura a las que opera el proceso de desulfuración oxidativa (ODS) o de oxidación-extracción (O/E) son moderadas (presión atmosférica y temperaturas menores a 70 °C) y no se consume hidrógeno, se estima que es una alternativa competitiva para la obtención de combustibles limpios. _x000D_ Con el desarrollo de este proyecto se obtendrán publicaciones y la presentación de los resultados en congresos nacionales e internacionales. Donde la difusión y divulgación del conocimiento, al promover la publicación en revistas de reconocido prestigio internacional y en foros nacionales e internacionales, mostrará los avances más importantes del proyecto._x000D_ En cuanto a la formación de recursos humanos se contempla concluir alrededor de 10 tesis, 1 de doctorado, 3 de Maestría y 6 de licenciatura, lo que permitirá la formación de especialistas en un tema novedoso de alto impacto para las necesidades inmediatas del país, y que permitirá proponer alternativas para la obtención de combustibles limpios.