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PROCESSOS DE CONVERSÃOObjetivos
Aumentar o valor comercial de frações menos valorizadasEx. resíduos pesados nafta e LPG
Melhorar as características de um combustível Ex. reformade uma nafta de baixa octanagem produto reformadousado para misturar com nafta para formulação de gasolinaou para extrair compostos aromáticos
Reduzir impurezas indesejáveis controle ambiental ouevitar venenos catalíticos Ex. Hidrotratamento de cargas denafta para a reforma catalítico, compostos de S e N
70
• Processos de conversão térmicos –somente calor é usado
• Processos de conversão catalíticos -energia de ativação e seletividade
PROCESSOS DE CONVERSÃO
71
• Coqueamento – “coking” – carga: resíduospesados com teores altos de asfaltenos emetais
• Visco-redução - “viscosity breaking”
• Craqueamento a vapor “steam cracking”-produção de olefinas
PROCESSOS DE CONVERSÃOTÉRMICOS – PRINCIPAIS TÉCNICAS
72
REAÇÕES DE CRAQUEAMENTO TÉRMICO
CISÃO LIGAÇÃO
CISÃO LIGAÇÃO 73
Processo de Coqueamento Retardado “Delayed Coking”
Tambores de
coqueamento
Fornalha
Fracionador
(torre de destilação)
Separador
5
6
5 e 6 Stripper
Coluna para
recuperação
de gases
S. Matar, L.F. Hatch – “Chemistry of Petrochemical Processes”, Gulf Professional Publishing, Houston, 2000,
Pág. 58
74
Steam = vapor d’água
Cargas e produtos obtidos pelo
processo de coqueamento retardado
~482 – 510oC
75
Tipos de coque de petróleo e suas
aplicações
Óleos c/ teores
de S menores
do que 2,5% em
peso
76
Coques:Tipos shot e esponja
77
Fonte: https://www.e-education.psu.edu/fsc432/content/two-kinds-coke
Agregados de microesferas
~5 mm diâmetro
Estrutura porosa tipo esponja
Coque agulha
78
79
https://events.steelmintgroup.com/china-baosteel-expected-increase-needle-coke-output-20-2018/
80
Sawarkar, A.N.; Pandit, A.B.; Samant, S.D.; Joshi, J.B. – Petroleum residue upgrading via delayed cokying: a review.
The Canadian Journal of Chemical Engineering, 85, 1-14 (2007)
81
Sawarkar, A.N.; Pandit, A.B.; Samant, S.D.; Joshi, J.B. – Petroleum residue upgrading via delayed cokying: a review.
The Canadian Journal of Chemical Engineering, 85, 1-14 (2007)
82Sawarkar, A.N.; Pandit, A.B.; Samant, S.D.; Joshi, J.B. – Petroleum residue upgrading via delayed cokying: a review.
The Canadian Journal of Chemical Engineering, 85, 1-14 (2007)
Processo Flexicoking
Coque + ar + vapor
520oC
Disponível em: http://prof-marcos-iq-uerj.webnode.com/
83
Processo produz 2-4% de coque
Scrubber (lavador de gases)
Função: absorve ou reage com gases
Usado em:
HCl
SO2
NH3
Cl2
HCNH2SO4
Característica: modelo de absorvedor mais econômico
Torre empacotada
84
85
Fonte: https://www.apoioprojetos.com.br/lavadores-de-gases-industriais/
86
Lavadores de gases:
Princípio de funcionamento
Fonte: https://www.apoioprojetos.com.br/lavadores-de-gases-industriais/
Fonte: https://www.apoioprojetos.com.br/lavadores-de-gases-industriais/
Ciclone
87
Separar
partículas sólidas
contidas em uma
corrente gasosa
Viscosity Breaking (Vis-breaking)
• Cargas de alta viscosidade e ponto de
fluidez
• Processo reduz a viscosidade e o ponto
de fluidez
• Condições: T= 450oC e tempos de
residência curtos
88
PROCESSOS DE CONVERSÃO CATALÍTICOS
• Reforma catalítica de naftas
• Craqueamento catalítico
• Hidrocraqueamenteo
• Hidrodealquilação
• Isomerização
• Alquilação
• Polimerização
89
Reforma catalítica
• Objetivo No de octanagem da nafta
Obtenção de BTX
• Cargas Nafta pesada destilação atmosférica(Principal)
90
Curva de destilação da gasolina
91
Motor ciclo mecânico a 4 tempos
Primeiro tempo - admissão Segundo tempo - compressão
Terceiro tempo - explosão Quarto tempo - escape
92
Motor de explosão a quatro tempos em
funcionamento
93
Índice de octanas
Iso-octano ou 2,2,4-trimetilpentanon-heptano
94
CH3(CH2)5CH3
Para baixar o grau de detonação da gasolina podem usar-se aditivos (antigamente
Índice de octanas de
alguns hidrocarbonetos
95
Índice de octanas
O índice de octanas permite a avaliação do grau de detonação da gasolina no
motor (knocking) em resultado da ignição prematura do combustível, ou seja, é
uma propriedade da gasolina que indica a qual limite máximo a mistura
vapor de combustível mais ar pode ser comprimida dentro da câmara de
combustão sem que haja detonação espontânea, ou seja, sem que a
mistura entre em combustão antes da centelha da vela de ignição
"batepino". Convém que o grau de detonação seja o mais baixo possível para
um melhor funcionamento dos motores de combustão (maior eficiência). O
padrão para comparação do grau de detonação dos combustíveis é a mistura de
iso-octano + n-heptano, índice 100 e 0, respectivamente. Assim, por exemplo,
uma gasolina de 98 octanas produz uma detonação (para uma dada pressão)
idêntica à de uma mistura com 98% de iso-octano e 2% de n-heptano.
96
• Olefinas – precursores para formação de coque
desativação do catalisador
• Compostos de N e S venenos catalíticos
• Ocorre formação de NH3 e platina sulfetada
Reforma catalítica
97
Parâmetros importantes:
• Tipo de hidrocarbonetos - naftenos, mais fácil a aromatização do que cargas com alta quantidade de parafinas
• Faixa de temperatura de ebulição - Peb. (~200oC)
Moléculas cadeia longa – hidrocraqueadas para moléculas na faixa da gasolina
Isomerização parafinas ramificadas
Dehidrociclização aromáticos
Reforma catalítica
98
Reações de reforma
Características dos catalisadores geralmente
usados:
• Sítios de hidrogenação-desidrogenação (Pt)
• Sítios ácidos (suportes de Al2O3)
Os dois tipos de sítios são necessários para as
reações de aromatização e isomerização.
99
Reações de reforma
• Aromatização
Desidrogenação de naftenos
100
Reações de reforma
• Aromatização
Dehidrociclização de parafinas
101
Seletividade para benzeno a partir da reforma de n-hexano sobre catalisador de
platina
T = 500-525oC; P = 100-300 psigLHSV – 2-4h-1
Liquid hourly space velocity
LHSV = volume de carga de
hidrocarboneto/hora /unidade de volume de
catalisador
102
Reações de reformaAromatização
3-metil-ciclohexeno
Abstração de hidreto
103
Reações de reformaAromatização
Zeólita
Zeólita
104
Reações de reformaIsomerização
zeólita
Formação do carbocátion
RH = molécula de hidrocarboneto cíclica ou acíclica
• Pt (lenta)
• Sítios ácidos
105
Reações de reforma
Catalisador de Pt ou SiO2/Al2O3
106
Reações de reforma
Hidrocraqueamento
Favorecida = T e pH2
107
Reações de reforma
Hidrodealquilação
Favorecida = T e pH2
108
Propriedades da carga e produtos a partir do Processo Chevron Rheinforming
109