Geo Aula - Refino do Petróleo (Aula 4)
Autor: Roberto | Publicado: 2014-08-26T14:44:00-07:00

Falem ai meus amigos descobridores, tudo na paz?

Quanto tempo einh?

Tivemos alguns problemas com as postagens mas estamos de volta com as nossas aulas e agora se preparem, pois será uma enxurrada de conhecimento.

Vamos nessa?

Então,&nbsp;dando continuidade as nossas aulas de refino,&nbsp;comecemos a nossa aula de hoje!

Alquilação CatalíticaA alquilação catalítica é um processo que se caracteriza na reunião de duas moléculas, isso parafinas (Isobutano) e uma olefina (Propeno e buteno), visando à obtenção de uma molécula de massa molecular mais elevada, uma isso parafina (Figura). Essa reação é mediada pelo emprego de um catalizador de caráter acido: HF (Projetado por universal oil products company e philips petroleum Company, 1942) ou H2SO4 (Projetado por M. W. Kellogg e Strantford Engineering Company, 1938).




Figura 3.1: Reações de Alquilação para a Obtenção de uma Isoparafina.

Alquilação é um processo empregado também na indústria petroquímica para a síntese de:a)      Etilbenzeno para a obtenção de poliestireno;b)      Isopropil Benzeno (cumeno) para a obtenção de fenol;c)      Alquil benzeno para a obtenção de detergentes.






Figura 3.2: Reações de Alquilação para a Obtenção de Produtos Petroquímicos.





A Alquilação catalítica é empregada na refinaria para a obtenção de uma gasolina de alto índice de octanagem. Essa gasolina sintética é empregada na composição de combustível de aviação (GAV¹ ou AVGAS) devido ao alto índice de octanas. Contudo, essa gasolina também pode ser empregada na composição de combustível de automóveis que possuem motores com ignição por centelha. ¹ A gasolina de Aviação apresenta propriedades, requisitos de desempenho e cuidados diferenciados das demais gasolinas para motores de combustão interna e é destinada a aviões de pequeno porte que possuem motores de combustão interna e é destinada a aviões de pequeno porte que possuem motores com ignição por centelha. Por ter em sua composição chumbo tetraetila, a gasolina de aviação não deve ser usada em automóveis equipados com conversores catalíticos. Estes equipamentos – usados nos veículos à gasolina e que visam à redução de emissões de escapamento -  são atacados por esse composto a base de chumbo (www.petrobras.com.br). Características do Processo




Nome do processo: Alquilação catalítica ou alcoilação catalítica;&nbsp;
Natureza do processo: Quimica&nbsp;
Tipo de Processo: Conversão;&nbsp;
Catalizador empregrado: HF ou H2SO4&nbsp;
Cargas do Processo: Isobutano e olefinas (Propeno e Buteno);&nbsp;
Seções do Processo: Reação (Representada pelo pontilhado vermelho), Recuperação dos Reagentes (represetda pelo pontilhado azul) e Purificação do Catalizador (representada pelo pontilhado verde) (Figura 3.3).&nbsp;
·         Produtos obtidos: GLP e Gasolina (Alquilado);











&nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp;&nbsp;  Figura 3.3: Representação Esquemática da Alquilação Catalítica. (Fonte: Adaptado de Mariano, 2001)







Figura 3.4: Balanço Volumétrico para a Carga Isobutano e Propeno para a Obtenção do Alquilado. Fonte: Adaptado De Leffler, 2008.






Figura 3.5: Balanço Volumétrico para a Carga de Isobutano e Buteno para a Obtenção do Alquilado. Fonte: Adaptado de Leffler, 2008.

Característica da Seção de Reação




As corrente de olefinas e de isobutanos (iC4) são pré-tratadas inicialmente, sendo enviadas aos vasos que contêm substancias dessecadoras (sílica-gel e alumina ativada) visando a sua desidratação, visto que o acido fluorídrico (HF) deve ser totalmente anidro, em face do alto grau de corrosividade a solução HF-água.&nbsp;


A carga após a passagem pelos desidratadores é ajustada e a corrente é conduzida ao reator.&nbsp;


O catalizador é introduzido pela parte inferior do reator que imediatamente entra em contato com a carga. A mistura entre ambos é possível em função de um sistema de agitação no reator que forma uma emulsão entre a olefina, o isobutanos e catalizador.&nbsp;


As reações de alquilação são exotérmicas e mediante a isto, o controle de temperatura é feito pela agitação e com um sistema de água de refrigeração instalado no topo.&nbsp;


No topo do reator, a emulsão passa por um tambor de decantação, que por diferença de densidade dos fluidos, consegue-se separar o catalizador dos hidrocarbonetos (HC’s).&nbsp;


Os hidrocarbonetos são enviados para as torres fracionadoras e a fase ácida, parte retorna para o reator e a outra é enviada para a seção de purificação.&nbsp;


O teor de catalizador no reator varia de 80 a 90%, quando se deseja produzir um produto final com um alto índice de octanagem.&nbsp;


No interior do reator devem ocorrer apenas as reações de síntese entre duas moléculas (Dimerização) e não a de mais de duas moléculas de hidrocarbonetos o que conduzira a polimerização, síntese não desejada em m processo de refino.&nbsp;

É fundamental manter-se um excesso de isobutanos em ralação as olefinas, visto que a formação de polímeros é indesejável, baixando a qualidade do alquilado e consumindo reagentes. 

Características da Seção de Recuperação dos Reagentes

 

Após o tambor de decantação, a corrente rica em hidrocarbonetos é enviada para a seção de recuperação dos reagentes.&nbsp;


A corrente rica em hidrocarbonetos é aquecida e enviada para uma torre (deisobutanizadora) onde o isso butano e mais leves são removidos dos hidrocarbonetos alquilados. No fundo da torre, obtém-se o alquilado (gasolina).&nbsp;


A corrente de isobutanos é condensada e parte dela é enviada para compor a carga que alimenta o reator e a outra parte encaminhada para uma torre denominada depropanizadora.&nbsp;


Na torre despropanizadora, separa-se o isobutanos do propano, sendo assim, obtém-se uma corrente de isobutanos que retorna para o reator e uma outra de propano que sai pelo topo para ser comercializado como GLP.&nbsp;

Característica da Seção de Purificação do Catalizador




No reator, a concentração de HF é bastante alta para que a qualidade do alquilado não seja comprometida.&nbsp;


No reator, parte do catalizador reage com os radicais alquila, formando os fluoretos de alquila.&nbsp;


Uma fase ácida que sai do tambor de decantação é dividida e uma parte é enviada para a torre de purificação do ácido e a outra é misturada á carga de catalizador que alimentará o reator.&nbsp;


Na torre de purificação do ácido, os vapores de HF saem pelo topo que são condensados e enviados para o reator. Os fluoreto de alquila são eliminados pelo fundo da torre de purificação, neutralizados e queimados nos fornos.&nbsp;

  Principais Variáveis do Processo



As propriedades finais do alquilado são influenciadas principalmente pelas seguintes variáveis: a)      Relação isobutanos/olefinas: deve ser mantida num valor alto, de modo a limitar as reações de polimerização. A reação isobutanos/olefinas varia entre 5 e 25 para a produção de gasolina. b)      Temperatura de reação: existe uma temperatura ótima de reação, na qual deve ser conduzido o processo. Esta temperatura dependerá essencialmente do catalisador utilizado. A faixa de temperatura pode variar entre 1 a 40Cº .A temperatura ideal situa-se entre 5-10ºC quando o catalisador empregado é o H2SO4. Em relação ao HF, a temperatura é controlada entre 27 e 38C. c)      Tempo de reação: depende do tempo de resistência da mistura catalizador/hidrocarbonetos no interior do reator, da relação catalisador/hidrocarbonetos e da eficiência da mistura. 

A relação catalisador/hidrocarboneto é mantida constante em unidades industriais. Seu valor oscila entre 1 e 2. Usando-se o H2SO4 como catalizador, o tempo de reação deve ser maior do que quando se utiliza o HF. Um aumento da velocidade espacial provoca a diminuição da octanagem do alquilado. 

d)     Pressão de trabalho: Embora não seja na realidade uma variável do processo, a pressão te influencia na utilização dos catalisadores.   Para o H2SO4, a pressão pode ser baixa, 1 a 3 kgf/cm² devido a não ser o ácido sulfídrico volátil. Por outro lado, quando o HF é utilizado, a pressão de trabalho situa-se em torno de 14 kgf/cm², de modo a impedir a vaporização do ácido fluorídrico, o que poderia baixar a concentração de catalisador no reator.




Na próxima postagem veremos o processo de Reforma Catalítica ou Reformação Catalítica.

Não deixe de acompanhar nossas aulas, fiquem ligados!

Até a próxima pessoal!






Fonte: UNESA – Curso: Refino do petróleo prof. Sandro Batista - Agosto de 2009. (Apostila) Pág. 22 - 26 (Unidade 3 :Processos de refino para a obtenção de combustíveis e matéria-prima petroquímica.).




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