HAENSEL E IL REFORMING CATALITICO

Vladimir Haensel fu l’ingegnere chimico americano al quale è dovuta l’invenzione del processo di Platforming – che migliora la qualità della benzina, ottenuta dal petrolio greggio per distillazione primaria.

LA VITA. Nato a Friburgo (Germania) il 1° settembre 1914, trascorse infanzia e giovinezza a Mosca, dove suo padre, Paul Haensel, era professore di economia. Si trasferì negli USA nel 1930.

Conseguì il baccellierato alla Northwestern University e la laurea al MIT nel 1937, ottenendo un posto di lavoro alla UOP (Universal Oil Products company) nello stesso anno. Continuò comunque gli studi e concluse il dottorato nel 1941 alla Northwestern University nel 1941.

Durante la Seconda Guerra Mondiale, fu in Europa per documentarsi sui progressi della chimica tedesca intorno allo sviluppo dei carburanti sintetici.

Fece carriera in UOP nel settore ricerca e sviluppo; nel 1980 divenne docente di ingegneria chimica 

all’Università del Massachusetts, ove rimase fino alla morte avvenuta il 15 dicembre 2002.

Egli si interessò di superfici catalitiche, brevettando diversi metodi per migliorare i processi chimici nell’industria petrolifera e dando un contributo notevole allo sviluppo del convertitore catalitico per automobili.

GLI ANTEFATTI. Per migliorare la qualità della benzina primaria, già negli anni Trenta si procedeva con un Reforming termico, condotto a elevate temperature (600°C) e pressioni: questo favoriva tuttavia la formazione di olefine, idrogeno e soprattutto coke.

Benzine di alta qualità, destinate all’aviazione militare, erano state nel frattempo ottenute sempre nei laboratori UOP da Bloch, Pines e Ipatiev attraverso l’alchilazione di frazioni gassose (a 3 o 4 atomi di carbonio) a dare ottani ramificati (a 7 o 8 atomi di carbonio): la reazione era catalizzata da acidi. Prima fu usato l’ac. solforico, poi sostituito dall’ac. fluoridrico. Pines sottolineò poi come anche questo carburante permise agli aerei della RAF di vincere la battaglia d’Inghilterra (10 luglio – 31 ottobre 1940), giocando sulla aumentata velocità dei velivoli alleati rispetto a quelli tedeschi.

Durante la Seconda Guerra Mondiale, il metilcicloesano era convertito in toluene su catalizzatori a base di ossidi di molibdeno e alluminio – che però favorivano anche la formazione di coke.

IL PLATINO. Scoperto da Antonio De Ulloa a metà del Settecento, il platino era noto ai chimici per le sue proprietà catalitiche fin dagli inizi del XIX secolo. Dall’accendino di Dobereiner alla decomposizione dell’acqua ossigenata (reazione per la quale Berzelius introdusse il termine catalisi), dall’ossidazione di SO₂ di Knietsch a quella dell’ammoniaca di Ostwald: alcune reazioni favorite da questo metallo erano note e descritte.

Il platino era troppo costoso per essere impiegato tal quale nell’industria petrolifera: Haensel dimostrò che producendo un supporto ceramico sul quale era dispersa in superficie una piccola quantità di metallo, era possibile sfruttare comunque le sue qualità catalitiche.

L’azione del platino, combinata con le proprietà acide dell’allumina (attivata con cloruro), favoriva l’incremento della qualità dei carburanti (in particolare del potere antidetonante, espresso in termini di numero di ottano) grazie a:

• isomerizzazione delle catene lineari (benzina normale) a ramificate (benzina super) 

• deidrociclizzazione degli idrocarburi lineari a cicloalcani e deidrogenazione dei cicloalcani ad aromatici. Al contempo si otteneva idrogeno, necessario per rimuovere zolfo, azoto, ossigeno ma responsabile anche di indesiderate reazioni di hydrocracking (che portano alla formazione di prodotti leggeri: metano, etano, propano, butano).

LE TECNOLOGIE. Il primo impianto entrò in funzione nel 1949 nella raffineria di Muskegon, in Michigan: tuttavia si notò che il catalizzatore (circa un chilo di platino distribuito in 4,5 tonnellate di allumina) era soggetto ad avvelenamento da parte di composti azotati, solforati, arsenico e metalli – pertanto era necessario pretrattare la carica con idrogeno e opportuni catalizzatori per eliminare i veleni.

Un progresso fondamentale fu stato segnato dall’introduzione di un catalizzatore bimetallico a base di platino e renio (che limita l’attività del platino): il processo fu sviluppato nei laboratori della Chevron e prese il nome di Rheniforming. 

Seguirono il Powerforming della ESSO, il Magnaforming e il Catforming dell’Atlantic, l’Ultraforming della British Petroleum, l’Houdriforming, il Sovaforming della Socony Vacuum, il Premiumforming della Snam Progetti e il processo Octanizing – Axens dell’IFP.

La rapida diffusione del processo è dovuta al fatto che esso produce al contempo benzina di alta qualità,  idrogeno e idrocarburi aromatici (BTX).

L’idrogeno è separato subito dalla miscela dei prodotti di reazione e usato in raffineria; la benzina è separata dai BTX per distillazione estrattiva e poi è stabilizzata; i BTX sono frazionati a parte e destinati alla petrolchimica.