Petrolio e catalisi: sommario.

Come si è potuto intuire considerando gli argomenti accennati negli ultimi post, la catalisi gioca un ruolo critico nella raffinazione del petrolio greggio per ottenere composti chimici, carburanti (come benzine, gasoli, oli combustibili) e lubrificanti. Più del 60% dei prodotti petrolchimici e del 90% dei processi sono catalitici. Questi processi catalitici hanno un grande impatto sull'economia mondiale.

I più importanti processi catalitici nella raffinazione del petrolio includono:

• hydrotreating, per rimuovere zolfo, azoto e derivati metallici;

• hydrocracking, per rompere le molecole degli oli pesanti in unità a più basso peso molecolare; per rimuovere contaminanti come composti contenenti zolfo, azoto, ossigeno; per incrementare il contenuto di idrogeno degli idrocarburi prodotti;

• cracking catalitico, per spezzare le molecole degli idrocarburi C₃₀-C₄₀ in idrocarburi più piccoli, che compongono la benzina, il diesel, gli oli combustibili, il carburante per gli aereoplani e gli intermedi per l'industria chimica;

• reforming catalitico, per incrementare il numero di ottano dei carburanti;

• isomerizzazione degli alcani a cinque e sei atomi di carbonio a isoalcani, per incrementare il numero di ottano dei carburanti;

• isomerizzazione del n-butano a isobutano, che è quindi usato per l'alchilazione con il propene e il butene per ottenere ottani ramificati costituenti le benzine.

Anche se molti di questi processi risalgono storicamente a sessanta-settanta anni or sono, catalizzatori, reattori e tecnologie sono cambiate considerevolmente in questo arco di tempo e cambieranno anche più rapidamente in futuro. In altre parole, queste tecnologie non sono, come qualcuno aveva supposto, nella fase del massimo sviluppo.

La tutela dell'ambiente e del lavoratore e le richieste di riformulare i carburanti in modo che contengano meno zolfo, meno benzene e aromatici (ma mantengano allo stesso tempo un alto numero di ottano) costringono a migliorare lo studio sui processi catalitici sopra ricordati.

Lo sviluppo di nuovi catalizzatori che elevino selettività, rese e tempi di vita degli stessi è una delle priorità per l'industria della raffinazione. Catalizzatori più rispettosi dell'ambiente sono stati sviluppati per l'alchilazione e l'hydrotreating; anche l'attenzione per il riciclo dei catalizzatori è divenuta più importante.

Una previsione a lungo termine (20-25 anni) auspica l'impiego di nuove chimiche, nuove famiglie di catalizzatori e nuovi processi. La raffineria di petrolio evolverà a un grande impianto per trattare gas naturale e petrolio al fine di produrre derivati di alta qualità, inclusi idrogeno, metano, benzine e gasoli, oltre che prodotti chimici e fonti energetiche da sfruttare meglio di quanto finora si sia fatto.

cfr. C.H. Bartholomew, Fundamentals of industrial catalytic processes, cap. IX, Wiley, II edizione, p. 695