Síntese de metanol via gasificação do licor negro

Mestrado Profissional em Biocombustíveis e Petroquímica Rio de Janeiro - 2011Curso: Biorrefinerias

Aluno: Carlos Alejos Altamirano.

INDUSTRIA DA CELULOSE E PAPEL NA SUECIA

SUÉCIAPRODUҪÃO MUNDIAL DE

CELULOSE E PAPEL EM 2008

PROCESSO KRAFT

PROCESSO PATENTADO EM 1884, É AMODIFICAҪÃO DO PROCESSO DE POLPAҪÃOQUIMICA COM SODA. UTILIZADOCOMERCIALMENTE PELA PRIMEIRA VEZ EM1885 NA SUECIA , TOMANDO IMPULSO APARTIR DE 1930 PREDOMINANDO NOMERCADO ATE HOJE

PROCESSO KRAFT

PROCESSO KRAFT: CONSISTE EM ATUAR SOBRE A MADEIRA NA FORMA DECAVACOS COM A COMBINAҪÃO DE HIDROXIDO DE SODIO (NaOH) ESULFETO DE SODIO (NA2S) CHAMADO DE LICOR BRANCO, OBTENDO COMORESULTADO A DISOLUҪÃO DA LIGNINA E A LIBERAҪÃO DAS FIBRAS . ESSASFIBRAS LIBERADAS CONSTITUEM A “CELULOSE”, UMA MASSA MARROM.

REAҪÃO DO PROCESSO KRAFT:

LICOR NEGRO

O LICOR NEGRO É UM SUB PRODUTO OBTIDO NA FABRICAҪÃO DECELULOSA E PAPEL PELO METODO DE KRAFT (PALAVRA SUECA: FORҪA).COMPOSTO PRINCIPALMENTE DE LIGNINA E IMPURESAS DO PROCESSO.

O LICOR NEGRO É UTILIZADO COMO COMBUSTÍVEL NAS CALDEIRAS DERECUPERACAO QUIMICA COM DOIS PROPOSITOS QUE SÃO:

• RECUPERAR OS COMPOSTOS QUÍMICOS UTILIZADOS NO COZIMENTODA MADEIRA (EUCALIPTO OU PINUS)

• GERAR VAPOR EM SUA COMBUSTÃO

PROPORCIONA UM PREҪO DE VAPOR MAIS BAIXO , E COM ISSO UMPREҪO DO PRODUTO FINAL ALTAMENTE COMPETITIVO

PROCESSAMENTO DA MADEIRA

CARACTERISTICAS DO LICOR NEGRO

GASIFICAҪÃO DO LICOR NEGRO

GASIFICADOR

LICOR NEGRO GÁS DE

SÍNTESE

AR CO, CO2, H2, N2,CH4,H2O,H2S

ESTE GAS DE SÍNTESE CONTEM PEQUENASQUANTIDADES DE HIDROCARBONETOSPRINCIPALMENTE BENZENO (ate 200ppm) EOUTRAS PARTICULAS EM MENORESQUANTIDADES COMO: C, Na, Si, S, Cl, K e Ca.

MOLECULA DA LIGNINA

SÍNTESE DO METANOL

O GÁS DE SÍNTESE FOI TOMADO ON-LINE DAUNIDADE DE GASIFICAҪÃO PILOTO DE LICORNEGRO UBICADO EM PITEA- SUECIA COLOCADAEM OPERAҪÃO NO ANO 2005.

O GASIFICADOR É OPERADO TIPICAMENTE A28bar E 1000°C. O GÁS DE SÍNTESE PRODUZIDOTEM UMA COMPOSIҪÃO PROMEDIO DE: 34,8%H2, 28,5%CO, 33,6%CO2,1,4% CH4 E 1,7% H2SCOM NE=0,02

SÍNTESE DE METANOL

A.REATOR 1: REATOR CILINDRICO DE AҪO INOXIDAVEL.CONTEM UM LEITO DE 25gr DE CARVÃO ATIVADO. FOIOPERADO A TEMPERATURA AMBIENTE. O OBJETIVO DOREATOR É REMOVER OS HIDROCARBONETOS E “METALCARBONILS” DO GÁS DE SÍNTESE.

B. REATOR 2: REATOR CILINDRICO DE AҪO INOXIDAVEL.CONTEM UM LEITO DE 5Kg de ABSORBENTE COMERCIALDE ZnO FOI OPERADO A 160°C. O OBJETIVO DO REATORÉ REMOVER OS COMPOSTOS DE ENXOFRE DO GÁS DESÍNTESE

SÍNTESE DE METANOL

C. REATOR 3: REATOR CILINDRICO DE AҪOINOXIDAVEL. CONTEM UM LEITO DE 90gr DECATALISADOR DE Cu/ZnO/Al2O3 ATIVADO. FOIOPERADO A 200°C. O OBJETIVO DO REATOR É ASÍNTESE DO METANOL.

D. CONDENSADOR: TEM POR OBJETIVOCONDENSAR OS GASES DE SAIDA DO REATOR 3.FOI OPERADO A 20°C.

ANALISE DOS COMPONENTES

O EQUIPAMENTO FOI CONETADO ON-LINE A UM SISTEMA DECROMATOGRAFIA GASOSA “Varian CP3800”. ONDE OSHIDROCARBONETOS FORAM ANALISADOS POR “DETECTORDE IONIZAҪÃO DE CHAMA”.OS COMPOSTOS DE ENXOFRE A BAIXA CONCENTRAҪÃOFORAM ANALISADOS POR DETECTOR FOTOMÉTRICO DECHAMA.H2, CO2,N2,CH4,CO E ALTAS CONCENTRAҪÕES DE H2S FORAMANALISADOS POR “DETECTOR DE CONDUTIVIDADETERMICA”.

O PRODUTO GASOSO DA SAIDA DO REATOR DE SÍNTESE DEMETANOL FOI ANALISADA POR UM SISTEMA DECROMATOGRAFIA GASOSA CADA 30 MINUTOS.

SINTESE DO METANOL

GÁS DE SÍNTESE METANOL

E IMPURESAS

REATOR 3

Cu/ZnO/Al2O3

P = 25barT inlet = 200°C

T outlet = 235°C

PARAMETRO DA REAҪÃO

A COMPOSIҪÃO IDEAL DO GÁS PARA A SÍNTESEDE METANOL ESTA REPRESENTADO PELONUMERO ESTEQUIOMÉTRICO:

COMPONENTES NO GÁS DE SÍNTESE

SINTESE DO METANOL

RESULTADOS

RESULTADOS

RESULTADOS

CONDENSADOR

630ml de condensado

FOI OBTIDO 630ml DE CONDENSADOCADA DIA COM UMA CONCENTRACAOPROMEDIO DE 84% E O RESTO É AGUA.

EM OUTROS PROCESSOSCONVENCIONAIS A CONCENTRACAOTIPICA DO CONDENSADO É 80%.

APRESENTA IMPURESAS COMO C2, C3,C4, ETANOL E DIMETIL ETER.

FOI ENCONTRADO EMCONCENTRACOES MUITO PEQUENAS“ppb” COMPONENTES COMO : Ca, Fe,Mg, Na, Si, Cu e Zn.

RESULTADOS

ANALISE DO CATALISADOR

REFERENCIA (*) ENTRADA SAIDA

Área superficial m2/gr 91 84 87

Volume de mesoporo 0,23 0,20 0,19

PD WD PD WD PD WD

B (ppm) 0,2 0,06 0,6 0,05 17 2,5

Ni (ppm) 3 0,009 5 0,4 130 4

Ca (ppm) 22 0,6 59 18 30 6

Na (ppm) 510 380 725 684 467 507

(*) Sem exposição ao gás de síntese

CONCLUSÕES

• O USO DE LICOR NEGRO PARA A SINTESE DE METANOLTEVE SUCESSO, E OS RESULTADOS SÃO SIMILARES COM OSPROCESSOS TRADICIONAIS.

• O CATALISADOR SOFRE DESATIVAҪÃO PELA ACUMULAҪÃODE CRISTAIS DE COBRE QUE É ACELERADA PELA FORMAҪÃODE AGUA.

• ANALISES MOSTRAM QUE NO CATALISADOR GASTADOAUMENTOU O TEOR DE BORO, NIQUEL, CALCIO E SODIO. EA ÁREA SUPERFICIAL DIMINUIU.

• É NECESSARIO A ADIҪÃO DE H2 EXTRA PARA A REAҪÃOOCORRER. 1,67 VECES A QUANTIDADE DE GÁS DE SÍNTESE,PERDENDO ASSIM O CONCEITO DE RENOVAVEL.

OBRIGADO

MUCHAS GRACIAS